黑河流域地表过程综合观测网的运行、维护与数据质量控制
发布时间：2022-01-11 04:47
当前,以全球、区域（流域）为单元建立分布式的观测网已成为陆地表层系统观测的主流方向,而良好的运行与维护、严格的数据质量控制是获取高质量观测数据的前提。本文以中国第二大内陆河黑河流域为例,概述了黑河流域地表过程综合观测网的相关情况,总结了该观测网的运行与维护以及数据质量控制的研究进展,主要包括:日-旬-月-年尺度的运行与维护流程,由仪器比对与标定、数据处理、筛选与审核等构成的数据质量控制流程等。以2018年3个超级站为例展示了观测数据成果,并介绍了黑河流域地表过程综合观测网的成效。本文的研究成果将对"丝绸之路经济带"上许多相近内陆河流域的野外观测与数据质量控制等工作起到借鉴作用。
【文章来源】：资源科学. 2020,42(10)北大核心CSSCICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
黑河流域地表过程综合观测网（蓝底色为现有站点，白底色为拆除站点）
植被参数的观测：11个正在运行站点安装了物候相机，大满超级站、四道桥超级站、混合林站安装了叶面积指数传感器网络（分别为28、6和5个节点）；下游混合林站旁安装了3个观测点的植物液流仪。生态水文无线传感器网络：包括黑河流域上游八宝河流域（2495 km2)40个节点的土壤水分/温度无线传感器网络[25]。
首先，综合观测网内所有观测站点均安装了无线传输装置，实现了数据的自动、远程和实时传输；升级了涡动相关仪的数据采集器（CR6,Campbell Scientific Inc.,USA），实现了涡动相关仪观测数据在线处理功能，而且所有观测数据均通过数据综汇系统（即前面提及的信息系统）进行综合管理（图3）。数据综汇系统包括数据自动采集、存储与管理、数据库、仪器设备状态监控以及数据的可视化等模块。通过数据综汇系统可实现数据的实时接收和入库、观测仪器设备工作状态的远程监控与预警、数据的综合管理与展示等功能，初步构建了智能监测物联网[26]，这是开展综合观测网运行与维护的关键环节。其次，综合观测网的运维又分为日、旬、月、年的时间尺度开展（图4），具体为：(1)每日浏览综合观测网内各个观测站点无线传输到数据综汇系统的实时数据，查看观测数据的质量、连续性与仪器运行状况（如，查看涡动相关仪的感热通量、潜热通量、CO2通量、三维风速、信号诊断值等；闪烁仪的空气折射指数结构参数、信号强度等；自动气象站风温湿压、辐射、降水量、土壤温湿度等要素的数值）；(2)每旬由数据综汇系统绘制观测站点的每个观测要素连续变化图，通过这些要素变化图进一步查看观测数据质量（如，绘制涡动相关仪、闪烁仪、自动气象站等获取的各要素连续变化图）；(3)每月实地到观测站点进行巡检，包括现场采集数据，检查仪器设备状况，擦拭易受外部环境影响的传感器，观测场景拍照以及植被物候、株高、下垫面状况等的测量与记录等（表3，以2020年5月中下旬的巡检为例）；(4)每年初对前一年观测数据进行预处理与检查。在上述过程中，如发现问题，及时前往观测站点对仪器进行检修与更换。每年春、秋季（植被生长开始、结束时候）会对综合观测网内仪器设备进行全面的检查和标定。
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄河流域河源区土地利用变化及其影响研究综述[J]. 陈琼,张镱锂,刘峰贵,周强,汪生珍,成艺,郭蓉,支泽民,许寰戈. 资源科学. 2020(03)
[2]Internet of Things to network smart devices for ecosystem monitoring[J]. Xin Li,Ning Zhao,Rui Jin,Shaomin Liu,Xiaomin Sun,Xuefa Wen,Dongxiu Wu,Yan Zhou,Jianwen Guo,Shiping Chen,Ziwei Xu,Mingguo Ma,Tianming Wang,Yonghua Qu,Xinwei Wang,Fangming Wu,Yuke Zhou. Science Bulletin. 2019(17)
[3]野外科学观测研究站发展潜力大应予高度重视[J]. 高春东,何洪林. 中国科学院院刊. 2019(03)
[4]国产光学型大孔径闪烁仪的技术性能分析[J]. 李怀香,刘绍民,施生锦,徐自为,朱忠礼. 高原气象. 2017(02)
[5]基于野外站网络的青藏高原地表过程观测研究[J]. 彭萍,朱立平. 科技导报. 2017(06)
[6]流域科学及其集成研究方法[J]. 程国栋,李新. 中国科学:地球科学. 2015(06)
[7]黑河流域生态—水文过程综合遥感观测联合试验总体设计[J]. 李新,刘绍民,马明国,肖青,柳钦火,晋锐,车涛,王维真,祁元,李弘毅,朱高峰,郭建文,冉有华,闻建光,王树果. 地球科学进展. 2012(05)
[8]大孔径闪烁仪观测方法的研究[J]. 徐自为,黄勇彬,刘绍民. 地球科学进展. 2010(11)
[9]大尺度地表水热通量的观测、分析与应用[J]. 刘绍民,李小文,施生锦,徐自为,白洁,丁晓萍,贾贞贞,朱明佳. 地球科学进展. 2010(11)
[10]中国科学院生态系统网络观测与模拟重点实验室CERN综合研究中心研究成果与发展[J]. Synthesis Research Center of Chinese Ecosystem Research Network,CAS(Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research,CAS,Beijing 100101,China). 自然资源学报. 2010(09)
本文编号：3582118
【文章来源】：资源科学. 2020,42(10)北大核心CSSCICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
黑河流域地表过程综合观测网（蓝底色为现有站点，白底色为拆除站点）
植被参数的观测：11个正在运行站点安装了物候相机，大满超级站、四道桥超级站、混合林站安装了叶面积指数传感器网络（分别为28、6和5个节点）；下游混合林站旁安装了3个观测点的植物液流仪。生态水文无线传感器网络：包括黑河流域上游八宝河流域（2495 km2)40个节点的土壤水分/温度无线传感器网络[25]。
首先，综合观测网内所有观测站点均安装了无线传输装置，实现了数据的自动、远程和实时传输；升级了涡动相关仪的数据采集器（CR6,Campbell Scientific Inc.,USA），实现了涡动相关仪观测数据在线处理功能，而且所有观测数据均通过数据综汇系统（即前面提及的信息系统）进行综合管理（图3）。数据综汇系统包括数据自动采集、存储与管理、数据库、仪器设备状态监控以及数据的可视化等模块。通过数据综汇系统可实现数据的实时接收和入库、观测仪器设备工作状态的远程监控与预警、数据的综合管理与展示等功能，初步构建了智能监测物联网[26]，这是开展综合观测网运行与维护的关键环节。其次，综合观测网的运维又分为日、旬、月、年的时间尺度开展（图4），具体为：(1)每日浏览综合观测网内各个观测站点无线传输到数据综汇系统的实时数据，查看观测数据的质量、连续性与仪器运行状况（如，查看涡动相关仪的感热通量、潜热通量、CO2通量、三维风速、信号诊断值等；闪烁仪的空气折射指数结构参数、信号强度等；自动气象站风温湿压、辐射、降水量、土壤温湿度等要素的数值）；(2)每旬由数据综汇系统绘制观测站点的每个观测要素连续变化图，通过这些要素变化图进一步查看观测数据质量（如，绘制涡动相关仪、闪烁仪、自动气象站等获取的各要素连续变化图）；(3)每月实地到观测站点进行巡检，包括现场采集数据，检查仪器设备状况，擦拭易受外部环境影响的传感器，观测场景拍照以及植被物候、株高、下垫面状况等的测量与记录等（表3，以2020年5月中下旬的巡检为例）；(4)每年初对前一年观测数据进行预处理与检查。在上述过程中，如发现问题，及时前往观测站点对仪器进行检修与更换。每年春、秋季（植被生长开始、结束时候）会对综合观测网内仪器设备进行全面的检查和标定。
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄河流域河源区土地利用变化及其影响研究综述[J]. 陈琼,张镱锂,刘峰贵,周强,汪生珍,成艺,郭蓉,支泽民,许寰戈. 资源科学. 2020(03)
[2]Internet of Things to network smart devices for ecosystem monitoring[J]. Xin Li,Ning Zhao,Rui Jin,Shaomin Liu,Xiaomin Sun,Xuefa Wen,Dongxiu Wu,Yan Zhou,Jianwen Guo,Shiping Chen,Ziwei Xu,Mingguo Ma,Tianming Wang,Yonghua Qu,Xinwei Wang,Fangming Wu,Yuke Zhou. Science Bulletin. 2019(17)
[3]野外科学观测研究站发展潜力大应予高度重视[J]. 高春东,何洪林. 中国科学院院刊. 2019(03)
[4]国产光学型大孔径闪烁仪的技术性能分析[J]. 李怀香,刘绍民,施生锦,徐自为,朱忠礼. 高原气象. 2017(02)
[5]基于野外站网络的青藏高原地表过程观测研究[J]. 彭萍,朱立平. 科技导报. 2017(06)
[6]流域科学及其集成研究方法[J]. 程国栋,李新. 中国科学:地球科学. 2015(06)
[7]黑河流域生态—水文过程综合遥感观测联合试验总体设计[J]. 李新,刘绍民,马明国,肖青,柳钦火,晋锐,车涛,王维真,祁元,李弘毅,朱高峰,郭建文,冉有华,闻建光,王树果. 地球科学进展. 2012(05)
[8]大孔径闪烁仪观测方法的研究[J]. 徐自为,黄勇彬,刘绍民. 地球科学进展. 2010(11)
[9]大尺度地表水热通量的观测、分析与应用[J]. 刘绍民,李小文,施生锦,徐自为,白洁,丁晓萍,贾贞贞,朱明佳. 地球科学进展. 2010(11)
[10]中国科学院生态系统网络观测与模拟重点实验室CERN综合研究中心研究成果与发展[J]. Synthesis Research Center of Chinese Ecosystem Research Network,CAS(Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research,CAS,Beijing 100101,China). 自然资源学报. 2010(09)
本文编号：3582118
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