地面综合观测业务软件应用问题及处理方法

樊万珍，张少晨，张婵娟

(1.海西州气象局，德令哈 817000；2.西宁市气象局，西宁 810001)

0 引言

自2020-04-01起，全国地面气象观测自动化业务正式运行[1]。县级观测业务重心逐渐向观测装备维护维修和现场核查、标校或检测、质量管理等职能转变。台站数据质量控制、疑误数据处理等任务上调至省级业务部门。地面综合观测业务软件ISOS实现自动气象观测数据采集、业务处理和数据传输[2]。因此，在地面气象观测自动化改革业务运行中，台站级地面综合观测业务软件的稳定运行至关重要。为适应地面气象观测自动化和业务改革调整的新需求，地面综合观测业务软件进行了多次升级完善，但在观测、预报和服务等业务系统和平台的对接应用中，仍存在日照小时数据统计错误、酸雨自动观测日数据自动导入错误、酸雨日数据MDOS中入库数据错误、视程障碍现象综合判识错误、降水类天气现象观测时间不准确、要素正点分钟数据和小时数据不一致、软件自动数据备份中易卡死、BUFR数据发送月末监控显示不正确等诸多问题，因此正确处理软件应用中出现的各类问题，成为台站级地面综合观测业务技术保障中很重要的环节。文章通过梳理青海省海西州所属国家级台站ISOS软件升级应用过程中出现的问题，分析总结解决方法。使业务人员及时掌握问题处理思路和技术方法，确保采集数据准确、及时上传，提升观测数据采集、传输质量，保障地面综合观测业务稳定运行，为天气预报、气象信息、气候分析、科学研究和气象服务提供准确、可靠的数据支撑。

1 地面综合观测业务软件功能介绍

随着地面气象观测自动化改革业务的推进，地面气象观测业务流程不断优化，逐步实现了全面自动化，观测数据从基础数据采集向信息资源融合。为适应地面气象观测自动化发展需要和地面观测业务调整要求，中国气象局气象探测中心组织开发了地面综合观测业务软件(ISOS)，经过不断升级完善，满足自动化发展需求，目前使用的ISOS软件适用于国家级各类地面气象观测业务，与省级数据控制中心数据信息化处理无缝衔接，自动编发标准化气象数据格式BUFR数据文件(图1)。

图1 ISOS软件功能操作界面

地面综合观测业务软件ISOS (Ver 3.0.3.508)主要包括实时观测、自定观测项目、查询与处理、设备管理、参数设置、计量信息及帮助等功能，实现气象台站新型自动气象站、天气现象、日照、视频智能观测仪、酸雨和冻土等各项观测数据采集，采集数据自动质量控制、视程障碍类天气现象综合判识、人工与自动观测交互、要素显示、实时观测等业务处理，BUFR格式数据文件自动形成，数据传输、测报通信与监控等工作。

2 软件应用中存在的问题及原因分析

2.1 日照小时数据错误

青海省海西州茫崖、德令哈、茶卡等站均出现过日照小时数据错误的问题。茶卡52842站2021-09-16T09：00—2021-09-16T10：00日照数据缺测，ISOS软件“日照数据编报”界面补调入库“9-10”数据错误为11，日照小时数据最大值为10，数据保存后“9-10”日照数据显示缺测；MDOS“9-10”日照数据缺测。经检查发现日照状态、日照逐分钟数据正常，日照小时数据存在统计错误。

2.2 降水类、视程障碍天气现象自动观测错误

降水天气、沙尘天气过程中自动观测降水、视程障碍天气现象及起止时间出现明显错误。降水天气过程出现霾、雾、毛毛雨等现象，日间(08：00—20：00)自动观测降水类天气现象出现时间与实况不一致。沙尘天气过程ISOS软件先判识为霾现象，浮尘、扬沙、沙尘暴天气现象判识错误或出现时间明显滞后。

2.3 小时降水量和分钟降水量不一致

ISOS软件自动编发BUFR数据文件中分钟降水量数据取自“分钟数据表”，“分钟数据表”不能修改。滞后降水、疑误降水量数据台站级处理后小时和分钟降水量不一致。

2.4 酸雨自动观测日数据自动编发错误

自2021-07-01酸雨自动、人工平行观测进入第2阶段，酸雨自动观测记录为正式观测记录，ISOS软件存在酸雨自动观测数据不能自动调入，或自动调入数据错误、数据不全、数据格式错误的情况，手动录入自动观测数据编发日数据文件后“酸雨日数据记录薄”中日数据记录无法保存，08：00—08：00降水量≥0.1 mm，不足1.0 mm时弃样，日数据文件按无降水量自动编发，日数据MDOS中入库数据错误，或不自动编发日数据文件。08：50—11：50自动分析结果pH值、K值等观测数据，ISOS软件“酸雨日数据记录薄”中不能自动调入显示，需手动录入观测数据编发更正数据文件。

2.5 降雨期间三雨设备观测无降水量

夏季(6—9月)启用三雨设备观测降雨期间，出现降雨天气过程中分钟降水量采集无降水的现象，经查，分钟累计降水量传输值与标准值不一致，标准值与称重降水量观测值及实况相符，ISOS软件自动编发的数据是分钟降水量传输值。

3 软件异常问题处理方法

3.1 日照小时数据统计错误的处理方法

ISOS软件中重新下载了2021-09-16T00：00—2021-09-17T00：00的日照数据，覆盖正常数据，下载完成后通过“日照数据编报”界面查看各小时日照数据统计正确，“保存”后，通过“省级自定与应急观测”功能菜单重新编发17日00:00 BUFR数据文件，16日日照小时数据正常入库到MDOS。有时重新编发00:00 BUFR数据文件后，MDOS中日照数据入库仍然无法更正，需要业务值班员及时查看MDOS中更正数据入库情况，及时联系省级数据中心信息处理人员进行手动更正。

3.2 自动观测降水类、视程障碍等天气现象错误的处理方法

《青海省地面气象观测自动化改革综合气象业务运行规定(2021修订)》中规定：自动观测降水、视程障碍等天气现象或起止时间出现明显错误(如：降水相态错误)时，应结合实况、雷达、自动气象站数据、视频监控等多源观测数据进行综合判定质控，否则记录按缺测处理[3]。视程障碍类天气现象判识结果出现异常，应参考上游天气状况、卫星云图、本地大气成分监测数据和视频监控等资料，结合本站地面气象观测数据进行综合分析，并对相关数据进行确认或修改，必要时结合人工观测进行订正。降水、沙尘天气过程中值班业务人员应及时通过“省级自定与应急观测”功能正点、定时观测时次人工质控，编发正确的数据文件，并及时查看MDOS平台更正数据入库、预报预警服务相关平台中数据同步情况，联系预报、服务人员说明天气实况。

3.3 小时降水量和分钟降水量不一致台站级处理方法

《青海省地面气象观测自动化改革综合气象业务运行规定(2021修订)》中规定：若无降水天气现象，因其他原因(昆虫、风、沙尘、树叶、人工调试、设备故障等)造成降水量记录异常时，应删除该时段内的全部分钟和小时降水量；降水天气现象停止后仍有降水量，若能判断为滞后(量一般为≤0.3 mm，且滞后时间不超过2 h)，可将该量累加到降水停止的分钟和小时时段内，否则将该量删除；称重式雨量传感器在降水过程中，伴随有沙尘、树叶等杂物时，按正常降水记录处理；液态降水溢出或固态降水堆至口沿以上，或降水过程中取水，该时段降水按缺测处理；称重式降水传感器承水口内沿堆有积雪或雨凇时，应及时清理到收集容器内，由此产生的异常数据，分两种情况处理，能判断降水结束时间的，若收集的雪量≤0.3 mm，应参照滞后降水的规定处理，即将该量累加到降水停止的分钟和小时时段内，若收集到的雪量>0.3 mm，加入到降水结束的时次，该时次降水时段内的分钟数据按缺测处理；不能判断降水结束时间的，加入到有降水量的最后1个时次，该时次内的分钟数据按缺测处理。

出现上述错误或滞后降水量时，台站级业务人员需根据实况及时处理小时和分钟降水量，通过“省级自定与应急观测”功能正点时次人工修改质控小时降水量数据，编发正确的BUFR数据文件，修改小时降水量并正确入库到MDOS中，应及时在MDOS中将小时、分钟数据处理情况备注信息上传，由省信息中心数据质控人员完成MDOS分钟降水量修改。

3.4 酸雨自动观测日数据自动编发问题处理方法

首先，在ISOS软件中查看“酸雨日数据文件编发”界面日数据降水起止时间、pH值、K值、降水量、降水现象等是否正确，降水起止时间、风向风速、降水量、降水现象不正确时按自动气象站观测数据正确录入，pH值、K值、样品温度数据选用酸雨自动分析仪测量数据正确录入。

其次，ISOS软件08：50和11：50自动编发酸雨日数据文件，值班员及时在MDOS中查看酸雨日数据文件是否入库、内容是否完整正确；若MDOS中酸雨日数据文件没有入库或入库数据不正确，需要重新编发数据文件。

重新编发酸雨日数据文件步骤：在ISOS软件中检查“酸雨日数据文件编发”日数据，重新编发；在MDOS中及时查看更正数据入库是否完整正确；反复编发仍不正确，需要将ISOSin\Send\sendbakG.0003.0003.R001目录下需要补发的日期文件夹删除，重启台站传输客户端；在酸雨日记录簿点击“数据保存”，然后点击“上传文件”；若MDOS中入库CCB数据不正确，更正数据文件需要发到CCC才能正常入库。

酸雨自动观测日数据中的备注信息需要值班人员每日在MDOS中及时上传，方法同A文件备注信息上报。

3.5 三雨设备观测无降水量的处理方法

地面气象观测业务中自动观测降水量的仪器有翻斗式雨量传感器和称重式降水传感器两种。其中翻斗式雨量传感器测量降雨；称重式降水传感器则是一种适合固态、液态和混合态降水总量及降水强度测量的、全自动、全天候降水观测仪器。降水多传感器标准控制器是指采用3个0.1 mm翻斗式雨量传感器作为雨量感应元件，通过嵌入式微控制器对3个传感器的输出值进行融合处理，输出相对可靠雨量瞬时值的测量仪。降水多传感器标准控制器数据接口为CAN总线接口，通过CAN总线挂接到自动气象站主采集器[4]。

夏季(6—9月)启用三雨设备观测降雨期间，称重式降水传感器全年挂接，降雨天气过程分钟降水量采集无降水，称重降水量与实况有降水量时，ISOS软件中应及时将雨量数据源切换至称重式降水传感器，重新调取降水期间的正点数据、分钟数据，并及时编发正点数据文件，分钟数据联系省信息中心数据质量控制中心修改，MDOS中上报备注信息。

4 结束语

在地面气象观测自动化改革业务的推进中，地面气象观测业务流程不断优化，自动观测项目不断增加，地面综合观测业务软件ISOS 不断升级完善。若软件数据采集传输、预报和服务业务系统与平台的对接中出现异常记录，会影响观测数据的准确性和预警及时率，因此建议台站业务值班人员认真做好设备、软件运行状态监控，出现异常情况时，及时联系设备厂家和软件技术老师进行技术指导，排查异常记录原因，及时处理疑误数据。