王 鈺，黃少平

(江西省氣象信息中心，330096，南昌)

0 引言

紙質氣象記錄檔案是氣象檔案的重要資源，其中壓、溫、濕、風、降水自記紙是數(shù)量最多、時間分辨率較高的氣象記錄檔案，但早期受檔案載體及信息技術限制利用率較低，特別是自記跡線中包含的分鐘級數(shù)據(jù)沒有得到充分應用。隨著計算機圖像識別技術的發(fā)展，降水自記紙、EL型電接風自記紙先后開始自記跡線數(shù)字化提取[1-3]，獲取了分鐘級降水數(shù)據(jù)、風向風速自記數(shù)據(jù)，并為各地城市暴雨強度公式計算、風能資源評價提供了高時間分辨率的基礎數(shù)據(jù)支持。

雖然自記紙數(shù)字化提取的每個步驟都進行了數(shù)據(jù)質量控制，但數(shù)字化成果完整、系統(tǒng)地質量控制一直未開展。由此，2018年中國氣象局“關于做好2018年氣象業(yè)務檔案相關工作的通知”中下達EL型電接風自記紙數(shù)字化成果質量控制軟件研發(fā)任務，旨在通過質量控制提升EL型電接風自記紙數(shù)字化成果的精確性。本文從軟件的技術規(guī)則、功能設計與應用實效等方面進行闡述，以期EL型風自記紙數(shù)字化成果得到使用者的廣泛應用及更進一步的信賴。

1 技術規(guī)則

風自記紙數(shù)字化提取數(shù)據(jù)質量控制依據(jù)《地面氣象觀測規(guī)范》和風跡線提取數(shù)據(jù)質量控制技術規(guī)則(表1)，采取公司級、省級和國家級三級質量控制方式。其中公司級質量控制采用逐張自記紙質量檢查，核對跡線提取數(shù)據(jù)是否正確；省級質量控制采用通過省級風跡線提取數(shù)據(jù)篩選技術規(guī)則(表2)，對與A6文件中數(shù)據(jù)差異超過一定界限值、跡線異常處理等自記紙進行檢查，判斷公司級人員處理是否正確；國家級質量檢查采用通過國家級風跡線提取數(shù)據(jù)篩選技術規(guī)則(表2)，對省級可能出錯的自記紙進行檢查，判斷風跡線提取數(shù)據(jù)是否正確、數(shù)字化成果是否完整等。

表1 風跡線提取數(shù)據(jù)質量控制技術規(guī)則

表2 風跡線提取數(shù)據(jù)篩選技術規(guī)則

2 軟件結構與數(shù)據(jù)流程

軟件結構與數(shù)據(jù)流程如圖1所示。因軟件需要大量重復操作，重點考慮了軟件的穩(wěn)定性、通用性、實用性，故軟件采用C/S結構，不需要環(huán)境配置、插件安裝，兼容Windows XP、Windows 7、Windows10操作系統(tǒng)，并具有“記憶”功能無需重復輸入。

圖1 EL型風自記紙數(shù)字化成果質量控制軟件結構與數(shù)據(jù)流程

2.1 公司級

公司提取人員完成一個站全部風自記紙跡線提取工作后，將預處理后圖像文件(jpg文件)、風自記跡線文件(gal文件)、提取效果文件(png文件)、數(shù)據(jù)庫文件(db文件)、風自記紙跡線分鐘數(shù)據(jù)文件(Fm文件)、小時數(shù)據(jù)文件(Fh文件)等6種數(shù)據(jù)文件嚴格按照《EL型電接風自記紙數(shù)據(jù)提取技術規(guī)定》中“數(shù)據(jù)存儲目錄結構”規(guī)定存儲后，移交公司質量控制人員開始公司級質量控制工作。

2.1.1 軟件自動檢查

1)數(shù)據(jù)文件完整性檢查，檢查風自記紙?zhí)崛∵^程中形成的數(shù)據(jù)文件是否完整、存放路徑是否正確。

2)數(shù)據(jù)質量檢查，檢查風自記跡線文件、數(shù)據(jù)庫文件、風自記分鐘和小時數(shù)據(jù)文件格式，檢查提取數(shù)據(jù)的值域、一致性、完整性和邏輯性的質量，相關技術指標詳見氣象行業(yè)標準《風自記紙記錄數(shù)字化 EL型》(QXT 156—2021)，逐條核實檢查出來的疑誤信息并備注說明。

2.1.2 人工回放檢查 軟件自動檢查后，利用風自記跡線提取數(shù)據(jù)定位、圖像疊加技術，對全部自記跡線提取的數(shù)據(jù)進行逐張回放檢查：1)逐時A6數(shù)據(jù)是否完整；2)網(wǎng)格開始時間、結束時間設置是否正確，即網(wǎng)格提取時間與自記紙原始網(wǎng)格起止時間應重合；3)風速跡線開始、結束位置是否正確，風速跡線開始、結束時間的錄入值與自記紙上標注的時間是否相符；4)風速、風向跟蹤線與自記紙跡線是否重合，即風速跟蹤跡線保持在紙面跡線中心位置，每張自記紙風向漏跟蹤劃數(shù)<15根；5)根據(jù)軟件提示判斷風向缺失是否屬實；6)根據(jù)軟件提示，對提取的逐時風向風速與A系列文件中對應時次記錄差異較大的進行檢查確認，根據(jù)檢查情況予以備注說明，如無備注公司質檢人員應補充；7)自記紙跡線異常時，應檢查提取人員異常處理是否正確，并備注異常自記紙，備注內(nèi)容包括自記紙的年月日，站名，區(qū)站號。

2.1.3 數(shù)據(jù)提交 公司完成質量控制后，將全部數(shù)據(jù)文件向省級氣象資料業(yè)務部門提交。

2.2 省級

省級質量控制與公司級質量控制步驟基本一致，在公司級質量控制的基礎上，對質量控制軟件依據(jù)省級篩選技術規(guī)則(表2)篩查出的自記紙逐張進行回放檢查，檢查要求同2.1.2。

省級完成質量控制后，將全部數(shù)據(jù)文件向國家級氣象資料業(yè)務部門提交。

2.3 國家級

國家級質量控制與省級質量控制步驟基本一致，在省級質量控制的基礎上，對質量控制軟件依據(jù)國家級篩選技術規(guī)則(表2)篩查出的自記紙，需在29吋顯示器上全屏顯示自記紙的狀態(tài)逐張進行回放檢查，檢查要求同2.1.2。

國家級依據(jù)質量控制結果填寫“疑誤信息查詢單”向省級查詢；省級反饋后國家級最后根據(jù)質量控制結果和反饋信息給出每個站數(shù)字化成果質量檢查結論，編制數(shù)字化成果質量評估報告。

3 應用實效

江西省應用質檢軟件完成82個站風自記紙跡線提取數(shù)據(jù)的質量控制。各站風自記紙總數(shù)量雖有差異，但質量控制軟件依據(jù)篩選技術規(guī)則均按30%的比例自動篩選風自記紙進行質量檢查，平均每站抽檢3 173張。剔除人工誤判的8個站點，從74個站點國家級質量控制結果來分析(圖2)，各站存在疑誤的風自記紙在2～243張之間，經(jīng)國家級質檢后省級確認為錯誤的自記紙各站在0～243張之間，確認比例各站在53.9%～100.0%之間，其中只有1個站點的確認率0%，54個站點的確認率達100%，平均確認比例達94.8%，從平均確認比例分析，軟件起到了風自記紙跡線提取數(shù)據(jù)質量控制的作用，有效提高了EL型電接風自記紙數(shù)字化成果的質量。

圖2 風跡線提取數(shù)據(jù)國家級質量控制結果

4 小結

1)該軟件采取公司級、省級和國家級三級質量控制方式，其中公司級采用逐張自記紙回放檢查，核對跡線提取數(shù)據(jù)是否正確；省級和國家級采用篩選技術規(guī)則，對超過一定界限值、跡線異常處理等自記紙進行檢查，分別對公司級處理是否正確、省級可能出錯進行檢查，判斷風跡線提取數(shù)據(jù)是否正確、數(shù)字化成果是否完整等。

2)軟件采用自動檢查、人工回放檢查相結合的方式，篩選出不符合技術規(guī)定的風自記紙，再逐張人工回放檢查，不僅減少了重復檢查時間，而且提高檢查效率。

3)通過已完成國家級質量控制74個站質量情況看，軟件均按30%的比例自動篩選風自記紙進行質量檢查；各站存在疑誤的風自記紙在2～243張之間，經(jīng)省級確認為錯誤的自記紙各站在0～243張之間，確認比例各站在53.9%～100.0%之間，平均確認比例為94.8%，疑誤100%確認的站點達54個，確認比例高，說明質控軟件起到了風自記紙跡線提取數(shù)據(jù)質量控制的作用。