劉熔熔

(浙江省氣象信息網(wǎng)絡(luò)中心,浙江 杭州 310017)

0 引 言

歷史氣象資料[1](historical meteorological record)即使用各種觀、探測手段獲取的大氣狀態(tài)、現(xiàn)象及其變化過程的歷史記錄,以及各類衍生記錄。歷史氣象資料是天氣活動(dòng)歷史的原始觀、探測記錄,是氣象部門進(jìn)行業(yè)務(wù)建設(shè)、科學(xué)研究的基礎(chǔ)。數(shù)字化[1](digitization)是指用計(jì)算機(jī)技術(shù)將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的處理過程。歷史氣象資料數(shù)字化[1]是指將紙質(zhì)歷史氣象資料掃描成數(shù)字圖像；通過鍵盤錄入方式將紙質(zhì)或數(shù)字圖像上的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為可編輯、處理的數(shù)據(jù)文件；通過光學(xué)字符識(shí)別或波形圖識(shí)別技術(shù)將數(shù)字圖像上的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為可編輯、處理的數(shù)據(jù)文件。對紙質(zhì)歷史氣象資料進(jìn)行數(shù)字化既可以保護(hù)資料原件,維持其歷史憑證價(jià)值,又能突破原有載體提供利用時(shí)的局限性,提高歷史氣象資料的應(yīng)用效率。

我國歷史氣象資料數(shù)字化處理工作開始于20世紀(jì)70年代末,從最初的鍵盤錄入地面氣象月報(bào)表觀測要素資料(A0文件)、基準(zhǔn)(本)站小時(shí)風(fēng)向風(fēng)速、降水、日照自記記錄月報(bào)表(A6文件)到近幾年的儀器掃描生成各類報(bào)表、自記紙的圖像文件及通過圖識(shí)別技術(shù)跟蹤自記跡線提取等數(shù)字化處理。浙江省歷史氣象資料數(shù)字化工作按照中國氣象局的統(tǒng)一安排,根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)定按照進(jìn)度完成數(shù)字化處理,這些數(shù)字化成果在氣象業(yè)務(wù)、科研方面發(fā)揮了一定的作用,但是由于氣象資料數(shù)字化過程是一個(gè)繁瑣,質(zhì)量要求高的過程,為了保證數(shù)字化成果真實(shí)、準(zhǔn)確,整個(gè)過程進(jìn)度較慢,不能及時(shí)跟上氣象業(yè)務(wù)發(fā)展的需求,如何讓現(xiàn)有浙江省歷史氣象資料數(shù)字化成果更好的服務(wù)全省各級氣象部門值得思考。

1 浙江省歷史氣象資料數(shù)字化發(fā)展現(xiàn)狀

浙江省氣象局在中國氣象局的統(tǒng)一部署下,有序開展本省歷史氣象資料數(shù)字化處理工作,主要分為3個(gè)階段,第一階段:1978年底開始的人工錄入處理,即按照中國氣象局統(tǒng)一下發(fā)的《氣象觀測記錄信息化格式》規(guī)定和要求,由氣候資料工作人員對各類原始?xì)庀笥涗浗?jīng)人工穿孔、手工錄入計(jì)算機(jī),轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠接受和處理的信息化文件[2]。第二階段:2003-2008年的自記降水跡線提取處理,及2016年繼續(xù)開展跡線提取處理,即根據(jù)中國氣象局統(tǒng)一下發(fā)的《降水曲線數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)格式》、《降水自記數(shù)據(jù)(降水強(qiáng)度)標(biāo)準(zhǔn)文件格式》的要求,由氣候資料工作人員對降水自記紙圖像文件進(jìn)行自記紙掃描、降水跡線的跟蹤處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作,形成分鐘和小時(shí)降水?dāng)?shù)據(jù)文件[3]。2016年開始由外包公司完成。第三階段:2009年開始的儀器掃描處理,即按照中國氣象局統(tǒng)一下發(fā)的《歷史氣象資料圖像掃描處理技術(shù)規(guī)定》的要求,由外包公司派人在網(wǎng)絡(luò)中心指定場所通過掃描儀對各類歷史氣象資料進(jìn)行圖像掃描,形成各類歷史氣象資料圖像文件數(shù)據(jù)集[3]。

1.1 人工錄入數(shù)據(jù)成果

1978年12月中央氣象局下發(fā)《全國地面氣象資料信息化基本模式暫行規(guī)定》,1979年浙江省氣象局按照規(guī)定格式開始對浙江省國家基本氣象站的地面氣象記錄月報(bào)表(氣表-1)進(jìn)行人工錄入處理生成A0文件。1982年4月中央氣象局下發(fā)《關(guān)于開展一般氣象站地面氣象資料信息化等有關(guān)問題的函》,同年5月浙江省氣象局開始對一般氣象站地面氣象記錄月報(bào)表進(jìn)行人工錄入處理生成A0文件。1999年1月中國氣象局下發(fā)《全國地面氣象資料A6、A7文件信息基本模式暫行規(guī)定》,同年2月浙江省氣象局對國家基本站地面氣象記錄月報(bào)表中逐時(shí)觀測項(xiàng)目進(jìn)行人工錄入處理生成A6文件、國家基準(zhǔn)站氣象記錄月報(bào)表中逐時(shí)觀測項(xiàng)目進(jìn)行人工錄入處理生成A7文件。2009年在中國氣象局氣象災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警工程項(xiàng)目中網(wǎng)絡(luò)中心委托外包公司錄入浙江省國家站1951—2000年所有未信息化的逐時(shí)觀測項(xiàng)目生成A6文件。2012年在中國氣象局氣候變化應(yīng)對決策支撐系統(tǒng)工程項(xiàng)目中網(wǎng)絡(luò)中心委托外包公司錄入浙江省高空觀測站1951—2010年未信息化處理的高表-13(-14)中從地面～5 hPa規(guī)定等壓面風(fēng)資料。

1.2 跡線提取成果

2002年l0月中國氣象局下發(fā)《關(guān)于在全國開展國家基本(準(zhǔn))站降水自記紙數(shù)字化處理的通知》,浙江省氣象局于2003年3月開始正式開展本省19個(gè)國家基本(準(zhǔn))站降水自記記錄紙的掃描和跡線提取及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化等處理,形成浙江省19個(gè)基本(準(zhǔn))站建站至2002年的分鐘降水和小時(shí)降水?dāng)?shù)據(jù)文件。2016年在山洪項(xiàng)目的支持下網(wǎng)絡(luò)中心委托外包公司開展浙江省國家一般站降水自記記錄紙的跡線提取及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化等處理。

1.3 掃描圖像成果

2009年以來,浙江省氣象信息網(wǎng)絡(luò)中心在中國氣象局監(jiān)測預(yù)警工程、氣候變化應(yīng)對、山洪等項(xiàng)目專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)的持續(xù)支持下,委托外包公司先后完成浙江省氣象站建國前歷史氣象資料、地面月報(bào)表、農(nóng)氣報(bào)表、高空氣象觀測記錄表、部分觀測要素自記紙的圖像掃描和數(shù)據(jù)集制作。根據(jù)現(xiàn)有完成的氣象資料掃描圖像,按資料年代分為建國前和建國后兩大類氣象資料圖像文件。建國前氣象資料圖像文件包含地面風(fēng)向風(fēng)速記錄紙,地面基本氣象觀測記錄簿、地面觀測記錄月報(bào)表、地面觀測記錄月簡表、地面觀測記錄年簡表。建國后氣象資料圖像文件按資料種類分為報(bào)表類和自記紙類氣象資料圖像文件。

報(bào)表類氣象資料圖像文件分為氣象月總簿(氣表-0)、地面氣象記錄月報(bào)表(氣表-1)、溫度自記記錄月報(bào)表(氣表-2)、濕度自記記錄月報(bào)表(氣表-2)、氣壓自記記錄月報(bào)表(氣表-2)、日照日射記錄月報(bào)表(氣表-4)、降水量自記記錄月報(bào)表(氣表-5)、風(fēng)向風(fēng)速自記記錄月報(bào)表(氣表-6)、電線積冰記錄月報(bào)表(氣表-8)、地面氣象記錄年報(bào)表(氣表-21)、經(jīng)緯儀小球測風(fēng)觀測記錄表(高表-11)、探空球測風(fēng)觀測記錄表(高表-12)、雷達(dá)測風(fēng)觀測記錄表(高表-13)、雷達(dá)單獨(dú)測風(fēng)觀測記錄表(高表-16)、探空觀測記錄表(高表-14)、農(nóng)作物生育狀況觀測記錄年報(bào)表(農(nóng)氣表-1)、土壤水分觀測記錄年報(bào)表(農(nóng)氣表-2)、自然物候觀測記錄年報(bào)表(農(nóng)氣表-3)。自記紙類氣象資料圖像文件分為EL型電接風(fēng)向風(fēng)速計(jì)自記紙、降水自記紙、溫度自記紙、濕度自記紙、氣壓自記紙。

2 浙江省氣象資料數(shù)字化存在的問題

從1979年開始至今,浙江省歷史氣象資料數(shù)字化工作雖然取得了豐碩的成果,但在數(shù)字化工作中還是存在一些問題,主要分為兩個(gè)方面。

一是數(shù)字化過程中存在的問題：1)數(shù)字化進(jìn)度控制不足。歷史氣象資料數(shù)字化內(nèi)容涉及的時(shí)間跨度長,種類多,工作量大,加上國家局下?lián)艿慕?jīng)費(fèi)有限,只能逐步的根據(jù)下發(fā)的數(shù)字化要求開展資料的數(shù)字化工作,由于浙江省氣象歷史資料檔案存放的全省11個(gè)地區(qū)氣象局檔案館,給掃描工作帶來很多不便,導(dǎo)致數(shù)字化進(jìn)度有些延緩。2)檔案管理不到位。由于原始紙質(zhì)氣象資料年代久遠(yuǎn),沿海地區(qū)的部分紙張有變質(zhì)、破損等情況,在數(shù)字化過程中針對檔案修復(fù)和檔案裝訂每一期的外包數(shù)字化公司標(biāo)準(zhǔn)不一,而數(shù)字化場地又遍布全省各地區(qū)氣象局檔案館,在數(shù)字化開展前期未能做到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。3)檔案安全存隱患。近年來數(shù)字化掃描工作都是外包公司入場操作,但數(shù)字化成果有質(zhì)量檢查、格式檢查、成品復(fù)制等環(huán)節(jié),我們無法實(shí)現(xiàn)掃描與存儲(chǔ)設(shè)備的全封閉管理,給數(shù)字化內(nèi)容的外泄留下隱患。

二是數(shù)字化成果應(yīng)用存在的問題：1)到目前為止完成的數(shù)字化成果除了19個(gè)基本(準(zhǔn))站分鐘降水資料與現(xiàn)有自動(dòng)站分鐘數(shù)據(jù)對接外,其余要素資料均還只停留在小時(shí)值,無法滿足全省氣象部門業(yè)務(wù)和科研需求。2)1990—1999年期間岱山站和三門站為輔助站,臺(tái)站報(bào)表為簡表未錄入A0文件,造成這兩站資料不連續(xù)。3)數(shù)字化成果多為圖像文件以數(shù)據(jù)集形式保存,存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量較大,在成果查閱上不方便大批量查閱,而且圖像中的數(shù)據(jù)方便查看但無法直接利用。

3 浙江省氣象資料數(shù)字化工作建議

3.1 保證數(shù)字化處理成果的質(zhì)量,確保數(shù)字化處理的檔案安全

數(shù)字化成果質(zhì)量是數(shù)字化工作的生命線,堅(jiān)持“質(zhì)量優(yōu)先”的理念,從圖像清晰度、圖像頁數(shù)和頁碼再到圖像文件命名,提取的數(shù)據(jù)等均按嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)檢查,在數(shù)字化處理的各個(gè)環(huán)節(jié)把好質(zhì)量關(guān),精準(zhǔn)的讀取歷史資料,為氣象業(yè)務(wù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)由于近年數(shù)字化處理工作為外包公司在操作,在如何保證歷史資料檔案的安全與保密,要引起每一個(gè)人員的重視,與外包公司簽訂保密協(xié)議,外包公司與數(shù)字化具體操作人員簽訂保密協(xié)議,操作場所安裝監(jiān)控,數(shù)字化成品存儲(chǔ)和移交等全部都要有嚴(yán)格的程序,落實(shí)到具體人員,確保資料不外泄。

3.2 以需求為引領(lǐng),合理安排數(shù)字化進(jìn)度。

隨著氣象業(yè)務(wù)和社會(huì)的發(fā)展,需要時(shí)間序列長、空間和時(shí)間分辨率更高的氣象資料,特別是精細(xì)化預(yù)報(bào)服務(wù)和氣象能源開發(fā),對降水、風(fēng)、溫度等要素分鐘資料的需求尤為突出。浙江省氣象資料數(shù)字化工作緊跟國家氣象局整體安排,在完成降水分鐘數(shù)據(jù)提取的工作中要及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn),加快風(fēng)、溫度、濕度、氣壓的分鐘數(shù)據(jù)提取工作,完成歷史分鐘資料與自動(dòng)站資料的對接,形成我省長序列的、準(zhǔn)確的歷史分鐘資料。

3.3 增加高素質(zhì)技術(shù)人員

氣象資料數(shù)字化處理工作對技術(shù)人員的要求也是日益提高,除了認(rèn)真負(fù)責(zé)外,更要求既要懂氣象數(shù)據(jù)處理技術(shù),又要懂計(jì)算機(jī)技術(shù)的高素質(zhì)技術(shù)人員。通過高素質(zhì)人才隊(duì)伍的建設(shè),將現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理技術(shù)與歷史資料處理方法相結(jié)合,提高歷史氣象資料數(shù)字化處理的時(shí)效和數(shù)據(jù)質(zhì)量,進(jìn)一步加強(qiáng)浙江省氣象資料數(shù)字化處理工作的整體水平,提高歷史資料的準(zhǔn)確性。

3.4 根據(jù)本省實(shí)際情況,查漏補(bǔ)缺

由于歷史原因,我省的歷史資料有小部分的缺失,數(shù)字化處理人員在確定為臺(tái)站有資料而未數(shù)字化處理的情況應(yīng)及時(shí)補(bǔ)齊資料。如我省有兩個(gè)站為輔助站,中間年份保存的報(bào)表為簡表,導(dǎo)致A文件不連續(xù),建議數(shù)字化人員與相關(guān)站聯(lián)系是否在本站有報(bào)表存檔,根據(jù)報(bào)表或者簡表盡量補(bǔ)齊數(shù)據(jù),提高歷史資料的完整性。

4 結(jié) 語

歷史氣象資料數(shù)字化處理是一項(xiàng)工作量大、流程復(fù)雜的工作。通過該工作拯救和保護(hù)了浙江省氣象記錄檔案資料,避免由于年代長、保存條件差,檔案紙張的變質(zhì)、字跡變淡等現(xiàn)象,提高了檔案使用效率。在今后的數(shù)字化過程中還會(huì)出現(xiàn)許多未知的問題,只有不斷發(fā)現(xiàn)問題,解決問題,才能使這項(xiàng)工作順利進(jìn)行,才會(huì)有更多更豐富的歷史氣象資料服務(wù)于氣象預(yù)報(bào)、氣象服務(wù)和氣象科研,為研究氣候環(huán)境變化提供科學(xué)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中國氣象局預(yù)報(bào)與網(wǎng)絡(luò)司.歷史氣象資料拯救與數(shù)字化技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 中國氣象局預(yù)測減災(zāi)司.常規(guī)氣象資料信息化模式文本匯編[M].北京：氣象出版社,2001

[3] 中國氣象局預(yù)報(bào)與網(wǎng)絡(luò)司.歷史氣象記錄技術(shù)匯編.2014.