《海洋环境数据处理与质量控制规范 第2部分:海洋气象》(报批稿).pdf
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1、ICS 07.060 A 45 HY 中 华 人 民 共 和 国 海 洋 行 业 标 准 HY/T XXXXXXXXX 海洋环境数据处理与质量控制规范 第 2 部分:海洋气象 The specification for marine environmental data processing and quality control Part 2:Marine meteorology 点击此处添加与国际标准一致性程度的标识(报批稿)(本稿完成日期:2022/07/06)XXXX-XX-XX 发布 XXXX-XX-XX 实施 中华人民共和国自然资源部 发 布 HY/T XXXXXXXXX I 目
2、次 前言.II 引言.III 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 一般规定.2 4.1 处理流程.2 4.2 处理原则.2 5 预处理和标准化处理.3 5.1 预处理.3 5.2 标准化处理.3 6 质量控制处理.3 6.1 质量控制目的.3 6.2 质量控制对象.3 6.3 质量控制内容.4 6.4 质量标识.4 7 质量评估.4 7.1 质量评估的形式.4 7.2 质量评估指标.4 7.3 质量评估报告的内容.5 8 清单制作.5 9 元数据制作.6 附录 A(规范性)海洋气象要素标准化转换代码表.7 附录 B(规范性)质量控制方法.16 附录 C(规范性)海面气
3、象数据质量控制.22 附录 D(规范性)海-气通量数据质量控制.26 附录 E(规范性)探空气象数据质量控制.29 附录 F(资料性)海洋气象数据标准数据集元数据.34 参考文献.37 HY/T XXXXXXXXX II 前 言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中华人民共和国自然资源部提出。本文件由全国海洋标准化技术委员会(SAC/TC 283)归口。本文件起草单位:国家海洋信息中心、国家海洋局北海信息中心。本文件主要起草人:骆敬新、王慧、刘玉龙、
4、徐珊珊、张冬生、刘振民、王爱梅、刘首华、武双全、虞兰兰、崔凤娟、田天、范文静、纪风颖。HY/T XXXXXXXXX III 引 言 当前,我国对海洋环境的关注度不断上升,各类近海调查与远洋科考工作蓬勃发展,同时技术发展引发大数据时代到来,海洋环境调查形式将越来越多样,内容越来越丰富,数据的观测频率大大提升,对海洋环境观测数据处理和质量控制能力提出更高的要求,为满足提高海洋环境观测数据处理和质量控制的能力的需要,制定海洋环境数据处理与质量控制规范系列标准。海洋环境数据处理与质量控制规范拟由以下11个部分组成:第1部分:海洋水文。目的是为海洋环境水文调查数据的收集、处理和质量控制,提供规范性的内容
5、、流程和方法。第2部分:海洋气象。目的是为海洋环境气象调查数据的收集、处理和质量控制,提供规范性的内容、流程和方法。第3部分:海洋化学。第4部分:海洋生物。第5部分:海洋底质。第6部分:海洋地质、地球物理。第7部分:海洋地形、地貌。第8部分:海洋工程地质。第9部分:海洋遥感。第10部分:海洋声学。第11部分:海洋光学。(来源于“标准体系”海洋信息化标准体系)HY/T XXXX.2包括海洋环境调查获取的气象数据处理与质量控制的处理流程、处理原则、数据预处理和标准化、质量控制处理、质量评估、数据清单制作和元数据制作等内容,可提供规范的海洋气象调查数据处理与质量控制内容、流程和方法,清晰工作思路,提
6、高工作效率,为最终获得及时、完整和质量可靠的海洋调查数据打下基础。HY/T XXXXXXXXX 1 海洋环境数据处理与质量控制规范 第 2 部分:海洋气象 1 范围 本文件规定了海洋环境调查获取的气象数据处理与质量控制的处理流程、处理原则、预处理、标准化处理、质量控制处理、质量评估、清单制作和元数据制作等内容。本文件适用于海洋环境调查获取的气象数据的整理、处理和质量控制。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 18030
7、信息交换用汉字编码字符集 GB/T 12763.3 海洋调查规范 第3部分:海洋气象观测 GB/T 12763.7 海洋调查规范 第7部分:海洋调查资料交换 HY/T 0315-2021 海洋观测延时资料质量控制审核技术规范 QX/T 123-2011 无线电探测资料质量控制 3 术语和定义 GB/T 12763.3和GB/T 12763.7界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 预处理 pre-processing 为数据的标准化处理和质量控制作准备的过程,包括资料的载体转换、信息补充、数据文件类型转换、文件合并与拆分、代码添加和要素名称统一等内容。3.2 标准化处理 standard
8、ized processing 按照数据类别,采用规范流程,对不同来源的数据进行数据格式、编码、计量单位和文件名称等规范统一的数据处理过程。3.3 数据质量控制 data quality control 采用一定资料处理方法、模型和参数,判断资料质量可靠性,并进行质量标识的处理过程。3.4 海面气象数据 sea surface meteorological data 在海面观测的常规气象观测数据及辅助信息。3.5 海-气通量数据 air-sea flux data HY/T XXXXXXXXX 2 海洋与大气之间物质和能量交换的通量观测数据及辅助信息。3.6 探空气象数据 sounding m
9、eteorological data 利用探空手段获得的气象要素数据及辅助信息。3.7 能见度 visibility 有效水平能见度 efficetive horizontal visibility 视力正常的人在当时条件下能见到的四周视野二分之一以上的范围内的最大水平距离。来源:GB/T 15920-2010、QX/T 47-2007,有修改 4 一般规定 4.1 处理流程 海洋气象数据处理流程包括:数据预处理和标准化、数据质量控制、数据质量评估、数据清单制作和元数据制作等过程,流程图见图1。其中必选过程为质量控制和数据质量评估;可选过程为数据预处理和标准化、数据清单制作和元数据制作。数据预
10、处理和标准化数据质量控制数据清单制作元数据制作数据质量评估 图1 海洋气象数据处理流程图 注:图1中实线框表示必选过程,虚线框表示可选过程。4.2 处理原则 海洋气象数据处理应遵循以下原则。a)完整性原则:气象数据处理时保留完整要素记录信息的同时尽量保留观测平台、仪器和环境方面的信息。b)存储格式规范统一原则:相同类型的数据采用同一存储格式、编码和计量单位进行存储,尽量保留观测数据有效位数。HY/T XXXXXXXXX 3 c)真实性原则:数据处理时保持数据与原始数据的一致,在处理过程中原则上对数据值不做更改。d)唯一性原则:同一数据集中不应有重复的数据记录。e)质量可靠性原则:数据处理应进行
11、质量控制,对质量控制结果做出标识。f)可溯性原则:对数据处理和质量控制过程做好记录,保证元数据信息完整。5 预处理和标准化处理 5.1 预处理 5.1.1 对海洋气象数据信息进行分类整理和完整性的审核。海洋气象数据信息包括必备内容和可选内容,其中必备内容包括:数据实体、文件命名规则和数据格式说明、航次(站位)和数据时间信息等;可选内容包括:资料清单、观测仪器信息、元数据信息、值班日志信息、原始观测记录报表、航次计划、航次报告和数据处理报告等。5.1.2 审核数据实体中数据记录、数据站次数、观测持续时段和观测位置与计划是否相符,能否满足数据标准化所需内容需要。对于数据实体中所包含的信息不能满足数
12、据标准化所需内容需要的,应从航次调查报告、数据处理报告、值班日志信息、原始观测记录报表、观测仪器信息和元数据信息等内容中提取补充信息;若部分信息存储在纸介质中,还应对其进行数字化处理;对于以图像形式存储的模拟信息,也应进行数字化处理。5.2 标准化处理 5.2.1 根据海洋气象数据类型,确定海洋气象数据存储的标准数据文件记录格式和统一的文件命名规则。海洋气象数据标准数据文件按照 GB/T 18030 的有关要求编码。确定标准数据文件记录格式即确定数据文件中包含的数据项内容、数据项存放顺序、存放位置、记录长度、数据类型、数据编码、数据存储有效位数、计量单位等统一的规则。5.2.2 按照标准数据文
13、件记录格式的规则对海洋气象数据进行数据编码、数据存储有效位数和计量单位等的统一转换,将海洋气象数据写入海洋气象数据标准数据文件,按照文件命名规则完成文件名称的统一处理。5.2.3 通常需要进行数据编码统一或计量单位转换的气象要素有风速、风向、云量、云状和天气现象等,编码转换规则见附录 A。6 质量控制处理 6.1 质量控制目的 海洋气象数据质量控制的目的是鉴别正确记录、缺测记录、错误记录和可疑记录,并对数据做出修正或质量标识,保证数据存储的规范性,使数据更具准确性、代表性和比较性。6.2 质量控制对象 根据海洋气象数据观测手段和时间空间分布特点的不同,质量控制的对象分为海面气象数据、海-气通量
14、数据和探空气象数据3类。资料类型的确定规则如下。a)海面气象数据为在海面或沿海地面观测的常规气象要素数据及辅助信息。包括海面观测的气温、海表皮温、气压、露点、湿球温度、相对湿度、水汽压、降水量、风(风速、风向)、能见度(海面有效能见度)、云(云状、云量、最低云高)、天气现象,以及时间、位置等要素。一般采用船舶、海上平台、浮标、沿岸观测站、雷达和卫星等观测平台或人工观测。HY/T XXXXXXXXX 4 b)海-气通量数据为海洋与大气之间物质和能量交换的通量数据及辅助信息。包括感热通量、潜热通量、动量通量、短波辐射、长波辐射、净全辐射等通量要素,以及相关的风速、风向、气温、气压、相对湿度、云量、
15、海表皮温、时间、位置等要素。一般以船舶、海上平台、浮标、梯度塔、系留气球(气艇)、廓线仪、沿岸观测站为观测平台。c)探空气象数据为利用探空手段获得的气象要素数据及辅助信息。包括时间、位置、气压、风速、风向、气温、相对湿度、气压、露点、水汽压、折射率等要素。一般采用探空气球、飞机、火箭、雷达、系留气球(气艇)、廓线仪和气象卫星等观测平台。6.3 质量控制内容 6.3.1 一般说明 6.3.1.1 质量控制包括自动质量控制和人工审核。自动质量控制是由计算机软件自动进行质量检验和质量符标识的过程,方法包括格式检验、全等性检验、时间检验、位置检验、缺测检验、定义和编码范围检验、气候学范围检验、一致性检
16、验、参考数据检验、重复数据检验和自动综合分析等,详细内容见 B.1。人工审核是由有专业经验的人员采用人工或人机交互的方式进行数据质量进一步审核确认的过程。方法包括抽样浏览检查、原始资料的查实和可视化图形检验等,具体方法见 B.2。6.3.1.2 宜采用自动质量控制和人工审核相结合的方法对数据进行质量控制,对于使用有时限要求的实时数据也可只进行自动质量控制。6.3.2 分类质量控制 质量控制时针对不同的质量控制对象分别进行质量控制处理,其中海面气象数据的质量控制内容见附录C、海-气通量数据的质量控制内容见附录D、探空气象数据的质量控制内容见附录E。6.4 质量标识 根据质量控制结果,采用对数据记
17、录标识质量符的方式标识数据质量。质量符为字符型,其用法和意义见表 B.1。7 质量评估 7.1 质量评估的形式 数据质量评估应采用编制数据质量评估报告的形式完成。质量评估报告以数据处理批次为单位编制。7.2 质量评估指标 常用质量评估指标及确定方法如下。a)有效记录数:数据经过质量控制处理后,认为数据正确(即质量标识为正确)的记录总数。b)有效率:有效记录数占全部记录数的百分比。c)缺测记录数:数据经过质量控制处理后,认为数据缺测(质量标识为缺测)的记录数。d)缺测率:缺测记录数占全部记录数的百分比。e)重复率:重复记录数占全部记录数的百分比。f)平均值:计算某时段内气温、气压、相对湿度、风速
18、、能见度、云量、表层皮温、各类通量要素等数据的算术平均值,描述数据记录的一般状况。天气现象、云状、云类/云属、风向等要素,则不进行平均值统计。计算方法如下:HY/T XXXXXXXXX 5 气象要素序列n21,xxx,其平均值计算公式为:niixnx11.(1)式中:x数据序列的平均值;n数据样本个数;ix数据序列。g)均方差:统计某时段内要素数据的离散程度。计算公式为:niixxns12)(1.(2)式中:s 均方差;n 数据样本个数;ix数据序列;x 数据序列的平均值。h)极值:统计观测周期内或特定时段内要素数据的最大值和最小值。7.3 质量评估报告的内容 数据质量评估报告宜包括以下内容。
19、a)数据概况:数据概况包括数据来源背景、来源机构、总数据容量、文件数;数据种类、观测方法、观测要素、分类型数据容量、文件数、数据存储格式、是否可读、读取方式或软件、数据的空间范围描述(空间分布站位图)、数据的时间范围(时间分布图);观测频率、时制、观测载体数量(船数、站数、站次数、航次数)等。b)数据质量情况:数据质量情况宜根据实际需要选择包含以下内容:数据的总记录数、有效记录数、有效率;各要素的有效记录数、缺测率和有效率(采用数字、表格或图形的方式展示);以船、航次、站、观测仪器等为单位分别说明数据的有效记录数、有效率和缺测率;描述存在的主要质量问题,作出原因分析。c)数据分析:数据分析为选
20、编内容,包括各要素数据的平均值、均方差和极值,以及其他数据分布特征等。d)数据应用价值分析和建议:根据社会普遍需求给出数据的应用价值,包括可应用领域、经济价值和社会价值等;根据目前具体的工作需要给出数据具体的应用价值;提出数据存在的问题、使用时的注意事项,以及进一步收集数据的需求等。8 清单制作 对于海洋气象数据经过质量控制处理后形成的标准数据集,根据需要编制相应的数据清单。数据清单包括:序号、项目名称和编号、数据名称、学科类型、数据开始时间、数据结束时间、空间范围、文件数、数据量(MB)、处理人、处理单位(部门)、密级和备注等内容。HY/T XXXXXXXXX 6 9 元数据制作 对于海洋气
21、象数据经过质量控制处理后形成的标准数据集,根据需要编制相应的元数据信息。标准数据集的元数据信息内容一般包括:元数据实体集信息、数据集标识信息和数据处理信息等内容。详细内容参见附录F。HY/T XXXXXXXXX 7 A A 附 录 A(规范性)海洋气象要素标准化转换代码表 A.1 云量 总云量和低云量的统一编码及其与成的转换关系见表A.1。表A.1 云量代码表 代码 云量 转换值(成)0 天空无云或云量小于 0.5/10 0 1 1/10 1 2 2/103/10 3 3 4/10 4 4 5/10 5 5 6/10 6 6 7/108/10 8 7 9/10 9 8 10/10 或天空基本为
22、云所遮蔽,但有云隙 10 9 云量不能被估量 99 A.2 云类/云属 云类/云属的统一编码见表A.2。表A.2 云类/云属代码表 代码 云类/云属 学名 简写 01 淡积云 Cuhum 02 碎积云 Fc 03 浓积云 Cucong 04 秃积雨云 Cbcalv 05 鬃积雨云 Cbcap 06 透光层积云 Sctra 07 避光层积云 Scop 08 积云性层积云 Sccug 09 堡状层积云 Sccast 10 荚状层积云 Sclent 11 层云 St 12 碎层云 Fs HY/T XXXXXXXXX 8 表 A.2(续)代码 云类/云属 学名 简写 13 雨层云 Ns 14 碎雨云
23、Fn 15 透光高层云 Astra 16 避光高层云 Asop 17 透光高积云 Actra 18 避光高积云 Acop 19 荚状高积云 Aclent 20 积云性高积云 Accug 21 絮状高积云 Acflo 22 堡状高积云 Accast 23 毛卷云 Cifil 24 密卷云 Cidens 25 伪卷云 Cinot 26 钩卷云 Ciunc 27 毛卷层云 Csfil 28 匀卷层云 Csnebu 29 卷积云 Cc 30 积云 Cu 31 积雨云 Cb 32 层积云 Sc 33 高层云 As 34 高积云 Ac 35 卷云 Ci 36 卷层云 Cs HY/T XXXXXXXXX 9
24、 A.3 云状 低云状、中云状和高云状的统一编码及其与云类的转换关系见表A.3、表A.4、表A.5。表A.3 低云状代码表 代码 代表意义 对应云类 0 没有低云 没有低云 1 淡积云或碎积云,或者两者同时存在 积云(Cu)2 浓积云,可伴有淡积云,碎积云或层积云,云底在同一高度上 浓积云(Cucong)3 秃积雨云,可伴有积云,层积云或层云 秃积雨云(Cbcalv)4 积云性层积云 积云性层积云(Sccug)5 层积云,不是积云性的 层积云(Sc)6 层云和(或)碎层云,但不是恶劣天气下的碎雨云 层云(St)7 恶劣天气下的碎雨云,通常在高层云或雨层云之下 碎雨云(Fn)8 积云和不是积云性
25、的层积云同时存在,此两种云的底部高度不同 积云(Cu)层积云(Sc)同时存在 9 鬃积雨云,常带有砧状,可伴有积云,层积云,层云或恶劣天气下的碎云 积雨云(Cb),鬃积雨云(Cbcap)10 由于黑暗、雾、沙尘暴或其他类似现象以致看不到属于低云的各属云 不明 表A.4 中云状代码表 代码 代表意义 对应云类 0 没有中云 没有中云 1 透光高层云 高层云(As)2 避光高层云或雨层云 雨层云(Ns)3 透光高层云,较稳定,并且在同一个高度上 高层云(As)4 透光高层云(常呈荚状)或荚状层云,连续不断地改变中,并出现在一个或几个高度上 透光高层云(Astra)5 成带的或成层的透光高积云,有系
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