地面气象观测数据综合质量控制方法研究与实现

发布时间：2017-07-08 21:24

  本文关键词：地面气象观测数据综合质量控制方法研究与实现

  更多相关文章： 空间插值 反距离加权 灵敏度分析 质控码 综合质控方法

【摘要】：近年来,随着气象自动观测站在全国范围广泛建立,气象观测数据的数据量呈指数级增长。气象观测数据质量的好坏直接影响到天气预报以及气候预测的准确性。传统气象数据质量控制过程,可以较为完善的检验常规气象数据,但仍存在如微小误差错判,对疑误数据敏感度低等问题。本论文设计了一种基于反距离加权(IDW)法的空间插值改进算法,对比传统算法,改进的IDW算法具有更高的精确度,且可以界定数据的微小误差阈值。同时,在该理论与算法基础上,设计了一种基于灵敏度分析的数据质量控制码参考规则。最后,将这些质控方法应用到地面气象站综合质量控制原型系统中。本论文的主要工作：(1)研究了常用的空间插值算法,重点研究和分析了反距离加权(IDW)法和普通克里格(OK)法的插值原理和实现,设计了一种结合OK算法与IDW算法的空间插值算法,并应用于空间自动气象站质量控制过程中。强调了空间站点相关性的变化域对空间插值权重的重要影响,并以此权重的变化规律为依据,应用变异函数拟合空间变化域,在得到的回归方程后人工植入误差,以确定数据的微小误差阈值。(2)在改进的IDW法的基础上,针对传统质控方法缺乏数据灵敏度检验的特点,用反映变化域以距离为依据的各气象要素空间相关性作为研究对象,提出了引入标准质控码的质控机制,并对此方法进行了实现。论文选取华东某地区自动气象站站点从2009年到2013年的每小时数据集作为质控对象,实验结果表明本文提出的方案能够有效地提高地面自动气象站观测数据质控精度,并加强了自动气象站间观测要素的的强相关性在质控过程中的应用。
【关键词】：空间插值 反距离加权 灵敏度分析 质控码 综合质控方法
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P413;TP274.2
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-8
• 第一章 绪论8-19
• 1.1 引言8-9
• 1.2 课题研究的背景9-13
• 1.2.1 气象观测与技术保障现状及其发展趋势10-12
• 1.2.2 研究的目的和意义12-13
• 1.3 自动气象站数据质量控制研究现状13-16
• 1.4 论文的研究内容与主要工作16-17
• 1.5 论文的结构体系17-19
• 第二章 传统气象观测数据质量控制19-28
• 2.1 自动气象站观测数据19-23
• 2.1.1 气象观测数据采集原理19-20
• 2.1.2 气象观测数据特点20-22
• 2.1.3 气象观测数据误差类型22-23
• 2.2 传统质量控制算法23-27
• 2.2.1 气候学界限值检查23-24
• 2.2.2 台站界限值检查24-25
• 2.2.3 时间一致性检查25
• 2.2.4 内部一致性检查25-26
• 2.2.5 空间一致性检查26-27
• 2.2.6 传统质控方法的缺陷27
• 2.3 本章小结27-28
• 第三章 基于改进空间插值的气象数据质控方法28-47
• 3.1 传统质量控制中的空间插值方法28-32
• 3.1.1 反距离加权插值法28-30
• 3.1.2 普通克里格插值法30-32
• 3.2 改进的反距离加权法32-36
• 3.2.1 算法表达式的改进33-35
• 3.2.2 参估点选择方案的改进35-36
• 3.3 反距离加权改进算法的实现36-39
• 3.3.1 实验数据预处理37
• 3.3.2 变异函数模型的选取与参数计算37-39
• 3.3.3 自动气象站参估点搜索39
• 3.4 实例分析39-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 基于灵敏度分析的质控模型47-60
• 4.1 灵敏度分析的适用性47-48
• 4.2 质控码设计原理48-50
• 4.3 质控码的分布特征50-53
• 4.3.1 气压质控码50-51
• 4.3.2 降水量质控码51-52
• 4.3.3 矢量风的质控码52
• 4.3.4 各要素的质控码参考表52-53
• 4.4 相关规则的灵敏度分析53-59
• 4.4.1 气象要素间的相关性53-54
• 4.4.2 基于质控码的拟合回归54-55
• 4.4.3 质控码的灵敏度分析55-57
• 4.4.4 基于改进算法的质控规则码拟合57-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第五章 气象数据综合质控原型系统的设计与实现60-78
• 5.1 系统需求分析60
• 5.2 开发平台及模式选择60-65
• 5.2.1 可视化开发平台60-61
• 5.2.2 C/S模式61-62
• 5.2.3 多种数据库比较62-63
• 5.2.4 系统数据库选择63-65
• 5.2.5 结构化查询语句65
• 5.3 系统总体结构设计65-69
• 5.3.1 系统平台数据处理流程图65-66
• 5.3.2 系统平台的架构层次图66-67
• 5.3.3 综合质控平台数据流67-68
• 5.3.4 系统逻辑结构68-69
• 5.4 系统的实现69-77
• 5.4.1 气象要素数据格式说明69-71
• 5.4.2 气象要素报文解析模块71-72
• 5.4.3 气象要素综合质量控制模块72-74
• 5.4.4 气象要素报文入库模块74-75
• 5.4.5 系统结果图及说明75-77
• 5.5 本章小结77-78
• 第六章 总结78-80
• 6.1 本文主要研究成果78-79
• 6.2 论文的主要创新点79
• 6.3 展望79-80
• 参考文献80-84
• 攻读硕士期间参加的项目84-85
• 致谢85

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本文编号：536385