一种基于多源数据的地面降水协同质量控制方法与流程

本发明属于降水数据处理，具体涉及一种基于多源数据的地面降水协同质量控制方法。

背景技术：

1、降水量是表征气候变化的重要指标，其时空分布是气象、气候、水文、生态以及经济、农业和其他相关学科研究的基础和必要支撑。为了实现跨行业的数据价值挖掘，中国气象局积极推进与水利部门的数据共享，创建气象、水文降水监测“一张网”。气象部门的气象观测站主要分布在行政区域与乡镇，而水文站主要分布在中小河流重要河段、水库、水闸等区域。两种部门的降水观测数据有着很强的互补性，资料的共享互用能一定程度弥补站点分布的不均匀性，为防灾减灾提供有力的数据支撑。

2、近年来，许多学者对气象与水文降水观测资料的一致性开展了深入研究，发现两者具有相似的空间分布特征且降水落区分布形态高度一致，故水文降水资料能够有效补充气象实况降水资料的不足。但由于仪器故障，维护程度等原因，地面自动站观测的降水可能存在疑误值。气象站点的观测数据都已通过气象资料业务系统(mdos)进行严格的台站、省级和国家级质控，气象部门获取到的原始水文站降水数据也急需有效的质控方法对其进行质量控制，推进水文资料在气象部门中的应用。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于多源数据的地面降水协同质量控制方法解决了现有的水文站数据质量参差不齐，难以进行有效利用的问题。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于多源数据的地面降水协同质量控制方法，包括以下步骤：

3、s1、收集质控源观测的降水相关数据；

4、其中，质控源包括气象站、雷达定量估测降水产品、卫星定量估测降水产品、雷达组合反射率产品以及卫星红外亮温产品；

5、s2、引入降水质量控制码，利用质控源观测的降水相关数据对待检查水文站降水数据进行质量控制；

6、s3、根据完成质量控制的降水数据的质控标识，确定降水数据的质控得分，进而确定最终质控标识，实现地面降水协同质量控制。

7、进一步地，所述步骤s2中的降水质量控制码，即qc码包括：

8、正确数据：qc码＝0

9、可疑数据：qc码＝1

10、错误数据：qc码＝2

11、数据未作质量控制：qc＝9。

12、进一步地，所述步骤s2中，利用气象站观测的降水数据对水文站降水数据进行质量控制包括依次进行界限值检查、空间一致性检查以及时间一致性检查；

13、其中，界限值检查的方法为：当待检查水文站的降水量超过气候学界限值150mm/h时，其为错误数据，其界限值qc码标记为2，将通过气候学界限值检查的降水量数据的qc码标记为0；

14、空间一致性检查的方法为：

15、判断待检查水文站方圆10km范围内是否存在气象站；

16、若是，则不进行空间一致性检查，并将其空间一致性qc码标记为9；

17、若否，则将待检查水文站邻近水文站待检查小时内及其前3小时的降水量组成邻近站的降水量时间序列，并计算其质控系数，当质控系数满足要求时，其为正确数据，其空间一致性qc码标记为0，反之为可疑数据，其空间一致性qc码标记为1；

18、时间一致性检查的方法为：

19、当待检查水文站单站降水量大于0mm且在连续6小时内无变化时，若空间一致性qc码为9时，则待检查水文站的降水数据为可疑数据，将其最终qc码标记为1；

20、当待检查水文站单站降水量大于0mm且在连续6小时内无变化时，若界限值qc码和空间一致性qc码均为0时，则待检查水文站的降水数据为可疑数据，将其最终qc码标记为1；

21、当待检查水文站单站降水量大于0mm且在连续6小时内无变化时，若空间一致性qc码为1时，则待检查水文站的降水数据为错误数据，其时间一致性标识码标记为2。

22、进一步地，在进行空间一致性检查时，质控系数f的表达式为：

23、

24、式中，qca待检站待检小时内的降水量值，qcp25、qcp50、qcp75分别为邻近站时间序列25％、50％和75％分位的降水量值；当abs(f)>6时，空间一致性qc码标记为0，当abs(f)≤6时，空间一致性qc码标记为1，abs(f)为质控系数f的绝对值。

25、进一步地，所述步骤s2中，利用雷达/卫星定量估测降水产品对水文站降水数据进行质量控制的方法为：

26、sa21、对雷达/卫星定量估测降水产品的降水数据累加，形成小时降水数据；

27、sa22、在待检测水文站设定范围内的雷达/卫星定量估测降水产品形成的网格中，将最接近待检查水文站降水量的小时降水数据记为g，最大小时降水数据记为gmax，待检查水文站的小时降水数据记为r；

28、sa23、根据r的取值及其与g及gmax的关系，对待检查水文站的降水数据标记质控标识。

29、进一步地，所述步骤s2中，利用雷达组合反射率产品对水文站降水数据进行质量控制的方法为：

30、运用邻近插值方法，将雷达组合反射率产品的雷达组合反射率数据与待检查水文站的降水数据进行时空匹配，根据时空匹配结果，将待检查水文站降水数据中可疑降水数据的qc码标记为1。

31、进一步地，所述步骤s2中，利用卫星红外亮温产品对水文站降水数据进行质量控制的方法为：

32、运用邻近插值法将卫星红外亮温产品的亮温数据与待检查水文站降水数据进行时空匹配，并将根据时空匹配结果，将待检查水文站降水数据中可疑降水数据的qc码标记为1。

33、进一步地，所述步骤s3中，降水数据的质控得分score的表达式为：

34、score＝sqx×rqx+rq×rrq+sfq×rfq+rm×rrm+ht×rht+ft×rft

35、式中，sqx,srq,sfq,srm,sht,以及sft依次为气象站、雷达定量估测降水产品、卫星定量估测降水产品、雷达组合反射率产品、葵花8红外亮温产品和风云4a红外亮温产品的权重分值，依次为30分、20分、15分、15分、10分和10分；rqx,rrq,rfq,rrm,rht,以及rft依次为对应的质控结果，且正确降水数据对应的质控结果取值为1，可疑及错误降水数据对应的质控结果取值为0；其中，葵花8红外亮温产品和风云4a红外亮温产品为两种卫星红外量温产品。

36、进一步地，所述步骤s3中，当score大于60分时，将降水数据的最终质控标识qc码标记为0；

37、当score为30～60分时，将降水数据的最终质控标识qc码标记为1；

38、当score小于30分时，将降水数据的最终质控标识qc码标记为2；

39、对于没有质控得分score的降水数据，将其最终质控标识qc码标记为9。

40、本发明的有益效果为：

41、(1)气象部门目前获取到的外部门降水数据都未经过质量控制，无法对气象监测与预报起到很好的补充和扩展作用；本发明方法利用气象部门降水相关数据，对外部门降水数据进行协同指控，并引入降水质控码，实现对气象部门外的降水数据的有效筛选，为气象预警预报提供更高的保障。

42、(2)本发明方法利用了气象站点数据、卫星数据、雷达数据作为质控源进行协同指控，有效弥补了单一质控源的不足。

43、(3)本发明方法能够很好地对气象部门获取到的外部门降水资料进行质量控制，推进外部门降水资料的在业务工作中的应用。