自动观测土壤体积含水量实时资料自动质量控制方法

《自动观测土壤体积含水量实时资料自动质量控制方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、动观测土壤体积含水量实时资料自动质量控制方法摘要：利用气候界限值（要素允许值）检查、台站气候极值检查、时间一致性检查、内部一致性检查、空间一致性检查，对自动土壤水分站的实时资料进行了自动质量控制。针对各层水分间没有具体的大小关系和等式关系，提出一种通过比较各层水分一小时变化值大小来判别数据质量的内部一致性方法。应用上述质量控制方法，对安徽省2011年4月-2011年7月共4个月近82个自动土壤水分站的8层土壤体积含水量数据进行了质量控制，错误检出率为1.49%。经自动质量控制后，实时水分数据的可靠性

2、有较大程度提高。试验表明，安徽省82站1个时次的体积含水量数据可以在3min内完成质量控制，能保证实时业务运行时效。关键词：自动土壤水分站；体积含水量；实时数据质量控制；内部一致性；空间插值中图分类号：S152.7文献标识码：A1引言随着我省自动土壤水分观测站网的建立，传统的每旬逢8日人工取土烘干称重法测墒将逐步被自动土壤水分测墒取代。自动土壤水分观测仪可以方便、快速的在同一地点进行不同层次土壤水分观测，获取具有代表性、准确性和可比较性的土壤水分连续观测资料，可减轻人工观测劳动量、提高观测数据的时空

3、密度，为干旱监测、农业气象预拫和服务提供实时的土壤水分监测资料。随着自动土壤水分资料的广泛应用，其质量倍受关注。目前，国外有许多学者对气象实时资料质量控制方法做过研究［1］，我国王海军等［2］、任芝花等［3］对自动站实时资料做过质量控制，这些研究基本针对气温、地温、相对湿度、气压、风速等要素，然而对自动土壤水分站实时水分资料进行系统的质量控制没见文献报道。本文对台站上传的每小时整点的体积含水量数据在省级进行实时和自动的质量控制方法进行探讨。2质量控制要素选择3数据质量控制码的规定4.4内部一致性检查

4、各层土壤体积含水量之间没有明显的大小关系和等式关系，且目前对土壤水分的垂直变化趋势的研究都是从长时间尺度的气候学角度入手［7］［8］，对短时间尺度如1小时变化趋势的研究还没有展开，加之传感器的标定会受人工对比观测误差的影响，测值可能存在粗大误差，这也是目前自动土壤水分数据质量控制没有实质性进展的重要原因。通过对本省2009年7月至2011年8月的各站8层土壤体积含水量的分析，各层水分的小时变化值（绝对值）有一定的规律，在有无降水和灌溉条件时，一般表现为表层（0〜30cm）的水分小时变化值大于中层（3

5、0〜60cm）的水分小时变化值，而中层的小时变化值又大于深层（60〜100cm）的小时变化值。本文将上一步时变检查所用的各层水分一小时变化值取绝对值作为内部一致性检查的输入值，分别将第1层与第5层、第2层与第6层、第3层与第8层、第4层与第10层的水分时变绝对值进行大小比较，如果值为正，则两层的质量控制码都置为0（QC5=0）,否则置都为1（QC5=1）。考虑到地下水位较浅的地区，其土壤水分受地下水影响而出现测值波动较大的情况，因此内部一致性检查不对测值作错误标识。4.5空间一致性检查土壤水分的地理

6、空间分布具有连续性和相关性，因此可采用空间插值方法的空间一致性检验。根据插值原理，对于被检站被检时次的水分值，可用邻近参考站的数据来估计被检站数据xp，再根据观测值与估计值差值大小和阈值的比较结果，确定数据质量控制码。6结束语1）利用多种质量控制方法，对安徽省82个自动土壤水分站每小时整点的数据进行实时质量控制，整个算法流程3分钟内可执行完成，能保证实时运行的时效要求。2）通过对安徽省2011年4月到7月共4个月的体积含水量数据的质量控制，错误数据检出率为1.49%,和通过自动土壤水分客户端浏览软件

7、进行人工判别数据质量的方法相比，质控结果基本一致，但效率更高。3)通过对错误数据的分析，参考相应的物理工程量，可以检测出自动土壤水分站运行状态，从而亦可实现土壤水分站的实时监控功能，对设备保障起到关键作用。4)目前台站都没有地下水位观测资料，无法反映地下水对土壤湿度的影响，因此未来将引入地下水位观测数据，对算法作进一步完善，以适应业务运行的要求。参考文献[1]MARKA.SHAFER,CHRISTOPHERA.FIEBRICH,ANDDEREKS.ARNDT.QualityAssuranceProc

8、eduresintheOklahomaMesonetwork[J].Journalofatmosphericandoceanictechnology,2000，17：474-494.[2]王海军，杨志彪，杨代才，等.自动气象站实时资料自动质量控制方法及其应用[J].气象，2007,33(10)：102-106[3]任芝花，赵平，张强，等.适用于全国自动站小时降水资料的质量控制方法[J].气象，2010，36(7)：123-132[4]气象行业标准.自动土壤水分观测规范