一种实时标识雨量观测值质量的方法、系统及设备技术方案

本发明专利技术涉及一种实时标识雨量观测值质量的方法、系统及设备，方法包括：获取预设时间段的历史雨量观测值和对应的历史雷达定量降水估测值；按雨量值大小将所述历史雨量观测值划分为多个雨量等级区间，确定每个所述雨量等级区间内所述历史雨量观测值和历史雷达定量降水估测值的误差分布范围；获取实时雨量观测值和对应的实时雷达定量降水估测值，确定所述实时雨量观测值所属雨量等级区间对应的误差分布范围；确定所述实时雨量观测值和实时雷达定量降水估测值的误差统计量；根据所述误差统计量与所述误差分布范围的关系对所述实时雨量观测值进行质量标识。此方法综合了雨量计与雷达QPE优势，高效、准确地标识雨量观测值，提高了气象业务效率和水平。

【技术实现步骤摘要】
一种实时标识雨量观测值质量的方法、系统及设备
本专利技术涉及气象数据应用与质量控制或标识领域，尤其涉及一种实时标识雨量观测值质量的方法、系统及设备。
技术介绍
气象中直接对雨量的测量是通过雨量计实现的，间接测量主要通过雷达、卫星等设备。在监测、预警及预报业务中利用多种观测资料进行综合分析，一般情况下，雨量计所测雨量即雨量观测值被认为是“真值”，随着业务需求，雨量计布设密度不断提高，截止2019年年底，全国气象部门雨量计站点数量已经到达了相当高的水平，如此多的站点及高频次的观测很难保证每个站点每个时次雨量数据的质量，或者发现故障后不能及时排除，而业务中对雨量计数据实时性要求很高。在实际业务中也发现雨量计由于环境风、蒸发、灌溉、校准、机械故障、信号传输等原因可能存在不同类型的误差，由此可能造成雨量观测值异常，显然异常值会直接影响到业务，因此实时标识出异常值及可疑值以消除其影响或降低其影响程度。传统方式对雨量资料质量标识是基于雨量计观测值本身，这种“既是运动员，又是裁判员”的方法显然有失“公正”或者很难做到“客观”，并且对于降雨来说，其时空变率区间非常之大，常用的时间、空间一致性检查也存在一定的不足。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种实时标识雨量观测值质量的方法、系统及设备，高效准确地标识雨量观测值，减少误判，提高气象业务效率和水平。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种实时标识雨量观测值质量的方法，该实时标识雨量观测值质量的方法包括：>获取预设时间段内的历史雨量观测值和对应的历史雷达定量降水估测值；根据雨量值大小将所述历史雨量观测值划分为多个雨量等级区间，确定每个所述雨量等级区间内所述历史雨量观测值和对应的历史雷达定量降水估测值的误差分布范围；获取实时雨量观测值和对应的实时雷达定量降水估测值，确定所述实时雨量观测值所属雨量等级区间对应的误差分布范围；确定所述实时雨量观测值和对应的实时雷达定量降水估测值的误差统计量；根据所述误差统计量与所述误差分布范围的关系对所述实时雨量观测值进行质量标识。本专利技术的有益效果是，通过引入第三方的雷达定量降水估测值来“监督、检查”雨量观测值且分级误差统计，方法简单，可实时标识，具有可扩展性，适用性较广的同时综合了雨量计与雷达QPE两种资料的优势，减少了雨量观测值质量的误判，更加高效、准确地标识雨量观测值，提高了气象业务效率和水平。进一步，在上述技术方案中，所述确定每个所述雨量等级区间内所述历史雨量观测值和对应的历史雷达定量降水估测值的误差分布范围，包括：计算每个所述雨量等级区间内所述历史雨量观测值和对应的历史雷达定量降水估测值的误差统计量；统计每个雨量等级区间内所述差统计量，作出误差统计量箱线图，根据所述箱线图，确定误差分布范围上限值和下限值。采用上述进一步方案的有益效果是，通过计算每个雨量等级区间的误差统计量来进一步确定误差分布范围，可以使得得到的误差分布范围具有更好的代表性；并且，通过做出误差统计量的箱线图，可直观反映出一组数据的异常值、偏态和尾重，从而可以更好的选择合适的值来作为误差分布范围的上限值与下限值。进一步，所述误差统计量包括残差ε和/或线性偏差D，所述残差ε和线性偏差D其计算公式为：D＝RG-RQ其中，RG表示雨量观测值，RQ表示雷达定量降水估测值；计算历史雨量观测值和对应的历史雷达定量降水估测值的误差统计量时，RG为历史雨量观测值，RQ为历史雷达定量降水估测值；计算实时雨量观测值和对应的实时雷达定量降水估测值的误差统计量时，RG为实时雨量观测值，RQ为实时雷达定量降水估测值。采用上述进一步方案的有益效果是，通过计算残差可以更精确的评判误差统计量的收敛情况，计算线性偏差可以更简单直观的判断误差大小；残差ε与线性偏差D可正可负，表征雷达QPE与雨量计观测值的相对大小；对于时间长短不同的历史数据或不同地区的误差统计结果，两个误差统计量可能有不同的优势，可根据统计结果分析来确定选用其中之一或二者组合来作为误差统计量从而更精确的确定误差分布范围。进一步，所述根据所述误差统计量与所述误差分布范围的关系对所述实时雨量观测值进行质量标识，包括：当所述实时雨量观测值和对应的实时雷达定量降水估测值的误差统计量落在所述误差分布范围内时，不对所述实时雨量观测值进行标识；当实时雨量观测值和对应的实时雷达定量降水估测值的误差统计量落在所述误差分布范围外时，标识所述实时雨量观测值为错误。采用上述进一步方案的有益效果是，通过实时雨量观测值对应的等级区间来确定对应误差分布范围，简单直接的判断雨量观测值质量并对雨量观测值进行标识。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，将所述误差分布范围的上限值向上扩展其自身乘以预设百分比的值，将扩展的部分作为缓存区间；将所述误差分布范围的下限值向下扩展其自身乘以预设百分比的值，将扩展的部分作为缓存区间。采用上述进一步方案的有益效果是，由于不同的雷达QPE及不同历史时间长度的数据统计得到的分级误差分布范围不同，在应用到实时的观测数据时，可将误差分布范围进行一定的扩展，提高标识的弹性空间，减少误判的概率。优选地，当所述实时雨量观测值和对应的实时雷达定量降水估测值的误差统计量落在所述缓冲区间内时，标识所述雨量观测值为可疑。采用上述优选方案的有益效果是，在缓冲区间内标识为可疑值，这样可提高数据使用率，且能进一步减小误判概率，并将可疑值标识出来后可提醒相关人员经过其他详细分析去确定雨量观测值质量。优选地，所述预设时间段越长所述预设百分比越小；所述预设时间段越短所述预设百分比越大。采用上述优选方案的有益效果是，由于本方案历史时间序列越长，误差代表性越好，标识效果更好，故基于现有历史数据时间较短统计得到的分级误差分布范围，在扩展可疑值标识区间时将考虑更大一些，可在减小误判概率的同时兼顾雨量观测值质量标识的精确率。进一步，对所述实时雨量观测值进行时间一致性检查，当所述实时雨量观测值在预设时间内保持不变或变化小于预设变化值，则将所述实时雨量观测值标识为错误。采用上述进一步方案的有益效果是，由于雷达定量降水估测值不能检查出雨量观测值时间变率问题，通过时间一致性检查可以在业务中补充发现雨量观测值时间变率问题。进一步，当所述历史雨量观测值和历史雷达定量降水估测值的时间序列长度的时间序列长度小于所述预设时间段的时长时，持续获取所述历史雨量观测值和历史雷达定量降水估测值，直至所述历史雨量观测值和历史雷达定量降水估测值的时间序列长度等于所述预设时间段的时长，在持续获取所述历史雨量观测值和历史雷达定量降水估测值的过程中，定期更新所述雨量等级区间范围及其对应的误差分布范围。采用上述进一步方案的有益效果是，由于本方案历史时间序列越长，误差代表性越好，标识效果更好，通过定期更新误差分布范围，可进一步减小误判概率的同时兼顾雨量观测值质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实时标识雨量观测值质量的方法，其特征在于，包括：/n获取预设时间段内的历史雨量观测值和对应的历史雷达定量降水估测值；/n根据雨量值大小将所述历史雨量观测值划分为多个雨量等级区间，确定每个所述雨量等级区间内所述历史雨量观测值和对应的历史雷达定量降水估测值的误差分布范围；/n获取实时雨量观测值和对应的实时雷达定量降水估测值，确定所述实时雨量观测值所属雨量等级区间对应的误差分布范围；/n确定所述实时雨量观测值和对应的实时雷达定量降水估测值的误差统计量；根据所述误差统计量与所述误差分布范围的关系对所述实时雨量观测值进行质量标识。/n

【技术特征摘要】
1.一种实时标识雨量观测值质量的方法，其特征在于，包括：
获取预设时间段内的历史雨量观测值和对应的历史雷达定量降水估测值；
根据雨量值大小将所述历史雨量观测值划分为多个雨量等级区间，确定每个所述雨量等级区间内所述历史雨量观测值和对应的历史雷达定量降水估测值的误差分布范围；
获取实时雨量观测值和对应的实时雷达定量降水估测值，确定所述实时雨量观测值所属雨量等级区间对应的误差分布范围；
确定所述实时雨量观测值和对应的实时雷达定量降水估测值的误差统计量；根据所述误差统计量与所述误差分布范围的关系对所述实时雨量观测值进行质量标识。


2.如权利要求1所述的实时标识雨量观测值质量的方法，其特征在于，所述确定每个所述雨量等级区间内所述历史雨量观测值和对应的历史雷达定量降水估测值的误差分布范围，包括：
计算每个所述雨量等级区间内所述历史雨量观测值和对应的历史雷达定量降水估测值的误差统计量；
统计每个雨量等级区间内所述误差统计量，作出误差统计量箱线图，根据所述箱线图，确定误差分布范围的上限值和下限值。


3.如权利要求2所述的实时标识雨量观测值质量的方法，其特征在于，所述误差统计量包括残差ε和/或线性偏差D，所述残差ε和线性偏差D其计算公式为：



D＝RG-RQ
其中，RG表示雨量观测值，RQ表示雷达定量降水估测值；计算历史雨量观测值和对应的历史雷达定量降水估测值的误差统计量时，RG为历史雨量观测值，RQ为历史雷达定量降水估测值；计算实时雨量观测值和对应的实时雷达定量降水估测值的误差统计量时，RG为实时雨量观测值，RQ为实时雷达定量降水估测值。


4.如权利要求1至3任一项所述的实时标识雨量观测值质量的方法，其特征在于，所述根据所述误差统计量与所述误差分布范围的关系对所述实时雨量观测值进行质量标识，包括：
当所述实时雨量观测值和对应的实时雷达定量降水估测值的误差统计量落在所述误差分布范围内时，不对所述实时雨量观测值进行标识；当实时雨量观测值和对应的实时雷达定量降水估测值的误差统计量落在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，刘伯骏，邹倩，龙美希，
申请(专利权)人：重庆市气象台，
类型：发明
国别省市：重庆;50