CN116955515B - 一种气象观测资料中站点位置信息检验方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气象观测资料中站点位置信息检验方法及系统，该方法包括：获取气象观测资料中的站点位置信息，站点位置信息包括站点经纬度和测站高度；预设质量控制码并分类；按照完整性检查、有效性检查、输入检查和区域范围检查的先后顺序，对站点位置信息进行检验，并且同时进行时间一致性和空间一致性检验，从而不断的对被检验的站点位置信息数据设置或修改质量控制码；对站点位置信息的质量控制码根据检验情况进行标记；该系统包括信息获取模块、质量控制模块和检验模块；本发明不仅能够将数据中的显性错误进行发现，同时通过分析造成错误的原因从而进行相应的检验，使得发现一些不易查找的错误。

Description

一种气象观测资料中站点位置信息检验方法及系统

技术领域

本发明涉及气象数据应用技术领域，更具体的说是涉及一种气象观测资料中站点位置信息检验方法及系统。

背景技术

自动气象站观测数据中，站点位置信息是其重要组成部分，主要包括经度、纬度、测站高度等信息，是气象要素特征分析、预报结果评估、气象产品评估及气候序列均一性检验等气象业务、科研及服务的基础，因此，站点位置信息检验、及时发现并矫正位置出现异常的站点，对提高观测数据的应用质量有重要意义。

目前，对观测资料中气象站位置信息的检验较少，主要通过SQL数据索引查询优化、汉字正则匹配技术，对自动气象站站高和站名地址进行检验，评估测站地理位置的准确性，或者通过气象站位置信息的特点，设计了较为简单的检验流程，将观测资料中站点位置信息较为显性的错误找出，无法发现一些较为隐蔽的错误；

另外，常规的站点位置信息检查没有考虑到观测资料中的站点位置信息是由中心站进行统一设定，当中心站发生故障时，会导致一定范围内的站点位置信息发生错误变动。

因此，如何将气象观测数据中的显性错误进行发现，同时通过分析造成错误的原因从而进行相应的检验，使得发现一些不易查找的错误是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种气象观测资料中站点位置信息检验方法及系统以解决背景技术中提到的部分技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种气象观测资料中站点位置信息检验方法，包括：

获取气象观测资料中的站点位置信息，站点位置信息包括站点经纬度和测站高度；

预设质量控制码并分类；

按照完整性检查、有效性检查、输入检查和区域范围检查的先后顺序，对站点位置信息进行检验，并且同时进行时间一致性和空间一致性检验，从而不断的对被检验的站点位置信息数据设置或修改质量控制码；

对站点位置信息的质量控制码根据检验情况进行标记。

优选的，预设质量控制码并分类的具体内容包括：将质量控制码分为数据正确、数据可疑和数据缺测，并设置相应的质量控制码的值。

优选的，完整性检查的具体内容包括：

设置初始质量控制码，检验站点经纬度和测站高度是否数据缺测，如果不缺测则通过完整性检查，如果缺测则未通过完整性检查，标记对应分类的质量控制码。

优选的，有效性检查的具体内容包括：

若站点经纬度和测站高度同时出现0值或仅经纬度出现0值，则未通过有效性检验，否则通过有效性检验，标记对应分类的质量控制码。

优选的，输入检查的具体内容包括：

对人工输入的站点经纬度和测站高度的数据误差进行检验，若有数据误差则未通过输入检查，否则通过输入检查，标记对应分类的质量控制码。

优选的，区域范围检查的具体内容包括：

确定气象站站点所属行政区，根据对应行政区的经纬度和海拔高度确定站点经纬度和海拔高度的有效取值范围，检验站点经纬度和测站高度是否超出有效取值范围，若超出则未通过区域范围检查，否则通过区域范围检查，标记对应分类的质量控制码。

优选的，利用GPS实现气象站与所属行政区地理位置关系的判断，若站点经纬度包含在对应行政区边界组成的多边形区域内，则经纬度通过区域范围检查，进入下一步骤的检查；

利用ASTER得到的空间分辨率的DEM数据统计对应行政区海拔高度的极值范围，若测站高度不包含在对应行政区海拔高度范围内，则测站高度未通过检查。

优选的，时间一致性检查的具体内容包括：

分别对比连续时间段内站点经纬度数对或站点高度数对，任一数对与其他数对不同，则初判未通过时间一致性检查；

统计站点经纬度或站点高度分别在顺序时间内的跳变次数，前后数对不一样记为一次跳变，当跳变次数≥2，则最终判定未通过时间一致性检查；

当跳变次数＝1，且两个不同站点经纬度分别属于两个不同的地市，最终判定未通过时间一致性检查。

优选的，空间一致性检查的具体内容包括：

当同一时刻站点经纬度同时跳变的站点数大于N，则出现跳变的站点经纬度未通过空间一致性检查；

当同一时刻测站高度同时跳变的站点数大于N，则出现跳变的测站高度未通过空间一致性检查。

一种气象观测资料中站点位置信息检验系统，基于所述的一种气象观测资料中站点位置信息检验方法，包括信息获取模块、质量控制模块和检验模块；

信息获取模块，用于获取气象观测资料中的站点位置信息，站点位置信息包括站点经纬度和测站高度；

质量控制模块，用于预设质量控制码并分类，还用于在检验过程中不断对被检验的站点位置信息数据设置或修改质量控制码，并对站点位置信息的质量控制码根据检验情况进行标记；

检验模块，用于按照完整性检查、有效性检查、输入检查和区域范围检查的先后顺序，对站点位置信息进行检验，并且同时进行时间一致性和空间一致性检验；

检验模块包括完整性检查单元、有效性检查单元、输入检查单元、区域范围检查单元、时间一致性检查单元和空间一致性检查单元。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种气象观测资料中站点位置信息检验方法及系统，可操作性较高，只需对一段连续时间内的站点位置信息进行检验即可，运算便捷，计算成本低，计算时间少，准确性较高，提高数据质量和可用性；

采用空间一致性检查对相关信息进行检验，弥补了因中心站故障导致的观测资料中大规模站点位置信息不能标记可疑的缺点，提高了站点位置信息的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的一种气象观测资料中站点位置信息检验方法流程图；

图2附图为本发明提供的完整性检查示意图；

图3附图为本发明提供的有效性检查示意图；

图4附图为本发明提供的输入检查示意图；

图5附图为本发明提供的区域范围检查示意图；

图6附图为本发明提供的时间一致性检查示意图；

图7附图为本发明提供的空间一致性检查示意图；

图8附图为本发明实施例提供的区域范围检查结果示意图；

图9附图为本发明实施例提供的输入检查结果示意图；

图10附图为本发明实施例提供的时间一致性检查结果示意图；

图11附图为本发明实施例提供的空间一致性检查结果示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种气象观测资料中站点位置信息检验方法，如图1包括：

获取气象观测资料中的站点位置信息，站点位置信息包括站点经纬度和测站高度；

预设质量控制码并分类；

按照完整性检查、有效性检查、输入检查和区域范围检查的先后顺序，对站点位置信息进行检验，并且同时进行时间一致性和空间一致性检验，从而不断的对被检验的站点位置信息数据设置或修改质量控制码；

对站点位置信息的质量控制码根据检验情况进行标记。

为了进一步实施上述技术方案，预设质量控制码并分类的具体内容包括：将质量控制码分为数据正确、数据可疑和数据缺测，并设置相应的质量控制码的值。

在本实例中，根据实际情况的需要，共设三种质量控制码(QC码)：

数据正确，QC＝0；数据可疑，QC＝2；数据缺测，QC＝8。

为了进一步实施上述技术方案，完整性检查的具体内容包括：

设置初始质量控制码，初始QC＝9，检验站点经纬度和测站高度是否数据缺测，如果不缺测则通过完整性检查，QC＝9，如果缺测则未通过完整性检查，QC＝8，标记对应分类的质量控制码，如图2。

为了进一步实施上述技术方案，有效性检查的具体内容包括：

若站点经纬度和测站高度同时出现0值，经纬度QC＝2，测站高度QC＝2，或仅经纬度出现0值，经纬度QC＝2，测站高度QC＝9，则未通过有效性检验，否则通过有效性检验，经纬度QC＝9，标记对应分类的质量控制码，如图3。

为了进一步实施上述技术方案，输入检查的具体内容包括：

对人工输入的站点经纬度和测站高度的数据误差进行检验，若有数据误差，经纬度或测站高度出现两个相似值，则未通过输入检查，QC＝8；否则通过输入检查，QC＝9，标记对应分类的质量控制码，如图4。

在本实施例中，常见数据误差包括站点经纬度小数后四位交换，如(24.3114,118.3336)与(24.3336,118.3114)；站点经纬度有一位数字输入错误，如(24.2921,117.4034)与(29.2921,117.4034)；测站高度在原有基础上*10，如216.8与2168.0；测站高度有一位数字输入错误，如116.3与316.3，针对上述误差进行输入性检验。

为了进一步实施上述技术方案，区域范围检查的具体内容包括：

确定气象站站点所属行政区，根据对应行政区的经纬度和海拔高度确定站点经纬度和海拔高度的有效取值范围，检验站点经纬度和测站高度是否超出有效取值范围，若超出则未通过区域范围检查，QC＝2；否则通过区域范围检查，QC＝9，标记对应分类的质量控制码，如图5。

为了进一步实施上述技术方案，利用GPS实现气象站与所属行政区地理位置关系的判断，若站点经纬度包含在对应行政区边界组成的多边形区域内，则经纬度通过区域范围检查，进入下一步骤的检查；

利用ASTER得到的空间分辨率为30m*30m的DEM数据统计对应行政区海拔高度的极值范围，若测站高度不包含在对应行政区海拔高度范围内，则测站高度未通过检查。

为了进一步实施上述技术方案，时间一致性检查的具体内容包括：

分别对比连续时间段内站点经纬度数对或站点高度数对，任一数对与其他数对不同，则初判未通过时间一致性检查：

在本实施例中，用S＝{S1,S2，…，Sn}表示经纬度在连续n小时内的数对，如对S中任一数对存在Si≠Sj,则初判未通过时间一致性检查；

未防止因迁站等产生的正常变动被误检，因此统计站点经纬度或站点高度分别在顺序时间内的跳变次数，前后数对不一样记为一次跳变，当跳变次数≥2，则最终判定未通过时间一致性检查，QC＝2；

因为迁站过程不可能出现跨地市迁站，因此当跳变次数＝1，且两个不同站点经纬度分别属于两个不同的地市，最终判定未通过时间一致性检查，经纬度QC＝2，如图6；

由于量纲单位的不统一，不同的业务系统经纬度转换存在数据的不一致，同时由于人工测量过程中的误差，因此在经纬度时间一致性的检验上，两个经纬度A,B，纬度或经纬相差0.01°的情况下，默认为经纬度相同。

为了进一步实施上述技术方案，空间一致性检查的具体内容包括：

当同一时刻站点经纬度同时跳变的站点数大于N，则出现跳变的站点经纬度未通过空间一致性检查，QC＝2；

当同一时刻测站高度同时跳变的站点数大于N，则出现跳变的测站高度未通过空间一致性检查，QC＝2，否则QC＝9，如图7。

一种气象观测资料中站点位置信息检验系统，基于一种气象观测资料中站点位置信息检验方法，包括信息获取模块、质量控制模块和检验模块；

信息获取模块，用于获取气象观测资料中的站点位置信息，站点位置信息包括站点经纬度和测站高度；

质量控制模块，用于预设质量控制码并分类，还用于在检验过程中不断对被检验的站点位置信息数据设置或修改质量控制码，并对站点位置信息的质量控制码根据检验情况进行标记；

检验模块，用于按照完整性检查、有效性检查、输入检查和区域范围检查的先后顺序，对站点位置信息进行检验，并且同时进行时间一致性和空间一致性检验；

检验模块包括完整性检查单元、有效性检查单元、输入检查单元、区域范围检查单元、时间一致性检查单元和空间一致性检查单元。

另一实施例，以站点经纬度异常举例说明。

(1)某个站点在一段连续时间内经纬度信息，如图8(注：观测资料中站点经纬度为在实际值的基础上扩大10000倍)：

根据我国的地理位置可知，该站点经纬度在区域范围检查中为可疑。

(2)如某个站点在一段连续时间内经纬度信息，如图9(注：观测资料中站点经纬度为在实际值的基础上扩大10000倍)：

由表可知，1月12日21时之前站点经纬度为(26°21′04″，119°55′11″),21时之后经纬度跳变为(26°21′04″，118°55′11″)，因此该站点经纬度在输入性检验中为可疑，因为无法判断哪个经纬度正确，因此将资料中两个不同的经纬度都记为可疑。

(3)如某个站点在一段连续时间内经纬度信息，如图10(注：观测资料中站点经纬度为在实际值的基础上扩大10000倍)：

由表可知，3月27日07时至3月28时05时连续时间段内由于经度的跳变导致站点的位置信息一共跳变了10次，因此该站点经纬度信息在时间一致性检验中为可疑，同时判断两个位置信息哪一个为可疑，本方法中以经纬度出现次数最多且最稳定的位置信息为真，另一个位置信息则为可疑。

(4)如某些站点在一段连续时间内经纬度信息，如图11(注：观测资料中站点经纬度为在实际值的基础上扩大10000倍)：

由表可知，8月30日9时至8月30时10时两个连续时间15个站点同时与8月30日10时位置信息发生跳变，根据空间一致性的要求，多个站点在同一时间发生跳变将被判定为可疑，因此对于上述15个站点8月30日10时出现的站点位置将记为可疑。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种气象观测资料中站点位置信息检验方法，其特征在于，包括：

获取气象观测资料中的站点位置信息，站点位置信息包括站点经纬度和测站高度；

预设质量控制码并分类；

按照完整性检查、有效性检查、输入检查和区域范围检查的先后顺序，对站点位置信息进行检验，并且同时进行时间一致性和空间一致性检验，从而不断的对被检验的站点位置信息数据设置或修改质量控制码；

对站点位置信息的质量控制码根据检验情况进行标记；

时间一致性检查的具体内容包括：

分别对比连续时间段内站点经纬度数对或站点高度数对，任一数对与其他数对不同，则初判未通过时间一致性检查；

统计站点经纬度或站点高度分别在顺序时间内的跳变次数，前后数对不一样记为一次跳变，当跳变次数≥2，则最终判定未通过时间一致性检查；

当跳变次数＝1，且两个不同站点经纬度分别属于两个不同的地市，最终判定未通过时间一致性检查；

空间一致性检查的具体内容包括：

当同一时刻站点经纬度同时跳变的站点数大于N，则出现跳变的站点经纬度未通过空间一致性检查；

当同一时刻测站高度同时跳变的站点数大于N，则出现跳变的测站高度未通过空间一致性检查。

2.根据权利要求1所述的一种气象观测资料中站点位置信息检验方法，其特征在于，预设质量控制码并分类的具体内容包括：将质量控制码分为数据正确、数据可疑和数据缺测三类，并设置相应的质量控制码的值。

3.根据权利要求1所述的一种气象观测资料中站点位置信息检验方法，其特征在于，完整性检查的具体内容包括：

设置初始质量控制码，检验站点经纬度和测站高度是否数据缺测，如果不缺测则通过完整性检查，如果缺测则未通过完整性检查，标记对应分类的质量控制码。

4.根据权利要求1所述的一种气象观测资料中站点位置信息检验方法，其特征在于，有效性检查的具体内容包括：

若站点经纬度和测站高度同时出现0值或仅经纬度出现0值，则未通过有效性检验，否则通过有效性检验，标记对应分类的质量控制码。

5.根据权利要求1所述的一种气象观测资料中站点位置信息检验方法，其特征在于，输入检查的具体内容包括：

对输入的站点经纬度和测站高度的数据误差进行检验，若有数据误差则未通过输入检查，否则通过输入检查，标记对应分类的质量控制码。

6.根据权利要求1所述的一种气象观测资料中站点位置信息检验方法，其特征在于，区域范围检查的具体内容包括：

确定气象站站点所属行政区，根据对应行政区的经纬度和海拔高度确定站点经纬度和海拔高度的有效取值范围，检验站点经纬度和测站高度是否超出有效取值范围，若超出则未通过区域范围检查，否则通过区域范围检查，标记对应分类的质量控制码。

7.根据权利要求6所述的一种气象观测资料中站点位置信息检验方法，其特征在于，利用GPS实现气象站与所属行政区地理位置关系的判断，若站点经纬度包含在对应行政区边界组成的多边形区域内，则经纬度通过区域范围检查，进入下一步骤的检查；

利用ASTER得到的空间分辨率的DEM数据统计对应行政区海拔高度的极值范围，若测站高度不包含在对应行政区海拔高度范围内，则测站高度未通过检查。

8.一种气象观测资料中站点位置信息检验系统，其特征在于，基于权利要求1-7任意一项所述的一种气象观测资料中站点位置信息检验方法，包括信息获取模块、质量控制模块和检验模块；

信息获取模块，用于获取气象观测资料中的站点位置信息，站点位置信息包括站点经纬度和测站高度；

质量控制模块，用于预设质量控制码并分类，还用于在检验过程中不断对被检验的站点位置信息数据设置或修改质量控制码，并对站点位置信息的质量控制码根据检验情况进行标记；

检验模块，用于按照完整性检查、有效性检查、输入检查和区域范围检查的先后顺序，对站点位置信息进行检验，并且同时进行时间一致性和空间一致性检验；

检验模块包括完整性检查单元、有效性检查单元、输入检查单元、区域范围检查单元、时间一致性检查单元和空间一致性检查单元。