《地面气象资料服务产品技术规范GBT 37301-2019》详细解读

《地面气象资料服务产品技术规范GB/T37301-2019》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4数据要求4.1数据来源4.2质量控制4.3计量单位和精度contents目录5统计方法5.1平均值5.2极值5.3频率5.4总量5.5日数5.6其他contents目录6文件格式6.1文件类型6.2文件命名6.3文件结构7说明文档附录A(规范性附录)地面气象观测要素的计量单位和精度contents目录附录B(规范性附录)能见度等级、等级编码和距离范围对照表附录C(规范性附录)风向编码与度数对照表附录D(规范性附录)天气现象名称、符号与编码对照表附录E(规范性附录)地面气象资料服务产品特征值编码参考文献011范围本规范适用于地面气象资料服务产品的制作、发布和使用，包括实时观测数据、历史气候资料和天气预报产品等。本规范不涉及空中或海洋气象资料，以及非气象类的环境数据服务产品。适用范围规范性引用文件列出了在制定本规范时所引用的重要标准和规范，这些引用文件共同构成了本规范的基础和依据。引用文件包括但不限于数据格式标准、气象术语和定义、以及相关的国际标准和建议。技术规范指为确保地面气象资料服务产品的准确性、可靠性和一致性而制定的技术标准和操作规范。地面气象资料指在地面气象观测站获取的气象要素观测数据，如温度、湿度、风速、风向等。服务产品指基于地面气象资料加工制作而成的，面向不同用户需求的信息产品，如天气预报、气候预测等。术语和定义022规范性引用文件包括但不限于气象术语、观测方法、数据处理等方面的标准。气象行业标准如气象法、气象灾害防御条例等，确保服务产品的合规性。国家相关法规如世界气象组织（WMO）发布的相关标准，以提升服务产品的国际通用性。国际相关标准引用文件的范围010203确保技术规范的权威性和准确性通过引用权威、准确的标准和法规，提升本技术规范的可靠性。引用文件的目的促进气象资料服务的标准化统一引用文件，有助于实现全国范围内气象资料服务的标准化。提高气象资料的应用价值规范引用文件，有助于提高气象资料的科学性和应用价值。引用文件的具体要求适时性随着科技的发展和标准法规的更新，应及时更新引用的文件，确保技术规范的时效性。完整性引用的文件应涵盖本技术规范所涉及的所有方面，确保内容的完整性。准确性引用的文件必须是正式发布、现行有效的版本，确保信息的准确性。033术语和定义地面气象资料指在地面上通过仪器观测获得的气象要素数据，包括但不限于气温、湿度、气压、风向风速、降水量等。实时资料指观测后立即处理并提供的地面气象资料，通常用于天气预报和气候监测。历史资料指经过质量控制和归档处理的长期积累的地面气象资料，通常用于气候研究和气象服务。3.1地面气象资料指基于地面气象资料加工制作而成的，为特定用户或公众提供服务的产品。服务产品基于实时地面气象资料，结合其他观测资料和数值预报产品，制作的未来一段时间内的天气预报。天气预报产品基于历史地面气象资料，结合其他相关数据，制作的气候监测、评估和预测产品。气候服务产品3.2服务产品01数据处理规范对地面气象资料进行质量检查、订正、插值等处理的操作指南和标准。3.3技术规范02产品制作规范规定服务产品的制作流程、方法、质量要求等方面的技术标准。03数据存储和交换规范规定地面气象资料和服务产品的存储格式、命名规则、数据交换方式等的技术标准。044数据要求官方气象观测站必须使用经过认证的气象观测站所提供的数据。数据采集设备必须使用符合国家标准、经过校准的设备进行数据采集。4.1数据来源准确性验证所有数据需经过严格的质量控制，确保数据的准确性。错误数据处理4.2数据准确性对于错误或异常数据，应有明确的处理流程和记录。0102VS确保数据的连续性和完整性，不得有遗漏或缺失。数据补全方法对于因设备故障或其他原因导致的数据缺失，应有科学的补全方法。数据连续性4.3数据完整性4.4数据安全性数据备份应建立数据备份机制，以防数据丢失或损坏。数据加密对敏感数据应进行加密处理，确保数据安全。054.1数据来源包括国家基准气候站、国家基本气象站和国家一般气象站等提供的实时观测数据。国家级气象观测站在特定区域内布设的自动气象观测设备，提供高时空分辨率的气象数据。区域自动气象站气象观测站数据通过气象卫星获取的大气、云、地表等遥感监测数据，具有覆盖广、时效性强等特点。卫星遥感数据多普勒天气雷达等提供的降水、风场等实时监测数据，对短临天气预报和灾害性天气预警具有重要意义。雷达监测数据遥感监测数据包括温度、湿度、风场、气压等气象要素的预报数据，为气象服务提供重要参考。全球和区域数值预报模式产品针对特定行业或领域开发的数值预报模式，提供更加精细化的气象服务数据。专业数值预报模式产品数值预报产品数据科研机构观测数据科研机构、高校等开展的气象观测实验数据，对气象研究和业务应用具有参考价值。国际合作交换数据通过国际合作获取的其他国家或地区的气象观测数据，有助于提升全球气象监测和预报能力。其他数据来源064.2质量控制提高数据可用性经过质量控制的气象资料更加真实可信，能够为气象预报、气候研究等提供更加准确的数据支持。提升服务质量准确的气象资料是提供高质量气象服务的基础，质量控制是提升服务质量的关键环节。确保数据准确性通过对气象资料进行质量控制，可以剔除错误数据和异常值，保证数据的准确性和可靠性。质量控制的重要性根据气象要素的合理范围，对数据进行筛选和剔除。范围检查通过比较不同观测站点、不同时间的气象数据，检查数据之间的一致性。一致性检查运用统计方法对气象数据进行处理和分析，识别并剔除异常值。统计分析质量控制的方法数据收集收集各观测站点的原始气象数据。质量控制的流程预处理对原始数据进行初步处理，如格式转换、缺失值填充等。质量控制运用上述质量控制方法，对数据进行检查和筛选。数据存储与发布将经过质量控制的气象数据存储并发布，供用户使用。01020304挑战随着观测技术的不断发展，气象数据量不断增加，质量控制面临更大的挑战。对策加强技术研发，提高数据处理的自动化和智能化水平；加强人员培训，提高质量控制人员的专业素质和技能水平。同时，建立完善的质量控制流程和标准，确保数据质量的稳定性和可靠性。质量控制的挑战与对策074.3计量单位和精度4.3计量单位和精度能见度换算按级别观测的能见度数据在统计时应按附录B换算成米，并在说明文档中注明按级别观测的日期。风向数据换算风向数据除特殊需要外，应按度数统计。十六方位、八方位风向和度数应按附录C换算，并在说明文档中注明采用十六方位、八方位观测的日期。计量单位地面气象资料服务产品的计量单位应按附录A的规定给出。若计量单位不一致，需进行换算，并在说明文档中注明。例如，能见度应按米统计，气压数据应按百帕统计。030201气压数据换算以毫米汞柱和毫巴为计量单位的数据，应按1hPa等于0.75mmHg，1hPa等于1mbar进行换算。014.3计量单位和精度数据精度地面气象资料服务产品中各要素数据精度应统一，各要素数据精度按附录A的规定给出。这确保了数据的准确性和可靠性，便于用户进行气象分析和应用。02085统计方法所选取的统计样本应具有代表性，能够反映整体情况。代表性原则统计指标和方法应具有可比性，便于不同地区和不同时间段的对比分析。可比性原则确保统计数据的准确性和可靠性，避免误差和偏差的产生。准确性原则5.1统计基本原则数据采集按照规定的采集频次和要求，收集原始气象数据。数据统计运用适当的统计方法，对预处理后的数据进行统计分析，生成统计结果。数据预处理对原始数据进行清洗、整理、格式转换等预处理工作，确保数据质量。5.2数据处理流程平均值计算计算某一时段内气象要素的平均值，以反映该时段内的总体情况。极值分析找出某一时段内气象要素的最大值和最小值，分析极端天气事件的影响。频率分布统计统计气象要素在不同数值区间内的出现频率，揭示其分布规律。0302015.3常用统计方法5.4统计结果表达运用图表（如柱状图、折线图、饼图等）直观地展示统计结果，便于分析和解读。图表表达将统计结果以表格形式呈现，便于查看和对比。表格表达095.1平均值平均值的定义算术平均值所有观测值的和除以观测值的个数所得的商。时间平均值在一定时间段内，同一气象要素的多个观测值的平均值。算术平均值计算将所有观测值相加，然后除以观测值的总数。时间平均值计算根据时间序列数据，按一定的时间间隔（如日、月、年）计算平均值。平均值的计算方法通过计算长时间序列的平均值，可以分析气候特征和变化趋势。气候分析利用近期气象数据的平均值，结合其他气象因素，进行天气预报。天气预报根据气象要素的平均值，指导农业生产活动，如播种、施肥、灌溉等。农业生产平均值的应用数据完整性在计算平均值时，应确保数据的完整性和准确性，避免异常值对结果的影响。单位统一在计算过程中，应确保所有观测值的单位统一，避免计算错误。时间段选择选择合适的时间段进行计算，以反映气象要素的真实情况。注意事项105.2极值极值定义极值是气象资料中的重要指标，对于气候分析、天气预报、灾害预警等领域具有重要意义。重要性极值是指在一定时间范围内，气象要素出现的最大或最小值。极值概念准确性原则挑选极值时应确保数据的准确性和可靠性，排除异常值和错误数据。代表性原则所挑选的极值应能代表该气象要素在该时间范围内的典型特征。极值挑选原则逐日挑选法按照时间顺序，逐日比较气象要素的值，挑选出最大或最小值。滑动窗口法极值挑选方法设定一个滑动窗口，在窗口内比较气象要素的值，挑选出窗口内的最大或最小值。0102极值应用场景气候分析通过对历史极值数据的分析，可以了解气候的变化趋势和规律。01天气预报极值数据可以为天气预报提供重要参考，帮助预测未来天气的可能极端情况。02灾害预警通过对极值数据的监测和分析，可以及时发现潜在的灾害风险，为灾害预警和防范提供有力支持。03115.3频率VS指在一定时间范围内，某一气象要素值出现的次数与总观测次数的比值。频率计算通过统计某一气象要素在特定区间内出现的次数，并除以总观测次数得到。频率概念5.3.1频率定义5.3.2频率计算方法多要素联合频率计算考虑多个气象要素同时出现的频率，如温度和湿度的联合频率，用于分析气象要素之间的相互关系。单一要素频率计算针对某一具体气象要素（如温度、降水量等），统计其在不同区间内的出现次数，并计算频率。通过计算不同气象要素的频率，分析气候特征和变化趋势。气候分析利用频率分析，预测极端天气事件（如暴雨、高温等）的发生概率，为灾害预警提供依据。灾害预警根据气象要素的频率分布，指导农业生产活动，如播种、施肥等时间安排。农业应用5.3.3频率的应用125.4总量总量是指某一气象要素在一段时间内的累积量或总和，如降水量、蒸发量等。定义根据具体气象要素的特性，采用相应的计算公式或统计方法，对观测数据进行处理得到总量值。计算方法5.4.1定义与计算方法地面气象观测站点的实时观测数据，包括自动站和人工站数据。数据来源对原始观测数据进行质量检查、订正和插补等处理，确保数据的准确性和完整性。同时，按照规定的统计时段进行数据汇总。数据处理5.4.2数据来源与处理产品内容包括总量值、统计时段、单位等相关信息。对于降水量等要素，还需提供累积曲线图或柱状图等图形产品。产品格式按照规定的文件格式和数据交换格式进行编制，便于数据的传输、存储和应用。5.4.3产品内容与格式应用领域总量产品广泛应用于气象、水文、农业、生态等领域，为相关行业的决策和服务提供重要依据。意义总量是反映气象要素变化特征的重要指标之一，对于了解气候变化规律、评估气象灾害影响等方面具有重要意义。同时，总量产品也是气象部门对外提供公共服务的重要产品之一，有助于提高气象服务的针对性和有效性。5.4.4应用领域与意义135.5日数定义指地面最低温度小于或等于0℃的日期，不论该日是否有霜出现。015.5.1霜日统计方法根据每日地面最低温度观测记录确定，当某日地面最低温度≤0℃时，记为一个霜日。02定义指某日内出现结冰现象的日期。判定依据以观测到结冰现象为准，可通过检查气象站内的结冰观测仪器或人工观测确定。5.5.2结冰日5.5.3降雪日一般降雪量≥0.1mm记为一个降雪日，全天降雪量不足0.1mm，记“微量”，不计入降雪日数。记录方法指出现降雪（包括雨夹雪、阵雪、雪暴等）的日期。定义5.5.4雷雨日定义指某日内发生雷暴并伴有降雨的日期。判定条件必须同时满足出现雷暴和降雨两个条件才能记为一个雷雨日。如某日仅闻雷声而不见降雨，或仅有降雨而未闻雷声，均不记为雷雨日。145.6其他030201资料获取途径通过国家级气象资料业务部门或指定的气象资料服务机构获取。资料获取申请用户需按照相关规定提交资料获取申请，并明确所需资料的内容、时次、范围等要素。资料获取审核气象资料业务部门或服务机构对用户申请进行审核，确保申请合规并符合数据共享原则。5.6.1资料获取方式资料使用范围用户应在规定的范围内使用所获取的气象资料，不得将其用于商业目的或其他非法用途。5.6.2资料使用要求资料使用保密涉及国家秘密的气象资料，用户应严格遵守保密规定，确保资料安全。资料使用反馈用户在使用气象资料过程中，如发现数据异常或问题，应及时向提供方反馈。服务监督气象资料业务部门或服务机构应建立健全服务监督机制，定期对服务质量进行检查与评估。用户满意度调查定期开展用户满意度调查，收集用户对气象资料服务的意见和建议，不断改进服务质量。服务效果评估通过对气象资料服务产生的社会、经济效益进行评估，为优化服务内容和方式提供依据。5.6.3服务监督与评估156文件格式纯文本文件采用ASCII编码，以换行符分隔记录，每条记录表示一个观测数据或相关信息。逗号分隔值（CSV）文件数据以逗号分隔，可方便地用电子表格软件打开和处理。6.1文本文件格式网络通用数据格式（NetCDF）一种用于存储多维科学数据的文件格式，支持高效的数据存储和访问。HDF5格式用于存储和处理大型数据集的文件格式，具有良好的扩展性和灵活性。6.2二进制文件格式可扩展标记语言（XML）一种标记语言，用于描述数据的结构和内容，便于数据的交换和处理。气象数据XML格式遵循特定的XMLSchema定义，用于表示气象观测数据、预报产品等信息。6.3XML文件格式6.4其他格式根据实际需求，可以定义特定的文件格式来满足特定的应用需求。这种格式需要详细的文档说明，以便用户能够正确地解析和使用数据。自定义格式一种轻量级的数据交换格式，易于阅读和编写，同时也易于机器解析和生成。JSON格式166.1文件类型原始数据文件是指未经过任何处理的、直接来源于观测设备的数据文件。定义6.1.1原始数据文件通常为二进制或文本格式，具体取决于观测设备和数据采集系统。格式包含原始的观测数据，如温度、湿度、风速等。内容经过质量控制处理，剔除了异常值和错误数据的数据文件。6.1.2质量控制后数据文件定义通常为文本或NetCDF格式，便于数据分析和处理。格式包含经过质量控制的观测数据，以及质量控制标志等信息。内容定义基于原始数据或质量控制后数据，经过统计加工处理生成的数据文件。格式通常为文本或表格格式，便于数据分析和可视化。内容包含各种统计量，如平均值、最大值、最小值等，以及相关的统计参数。6.1.3统计加工数据文件定义根据用户需求，将原始数据、质量控制后数据或统计加工数据进行进一步处理，生成满足特定需求的数据产品。格式根据产品类型而定，可能为图像、文本、表格等。内容包含用户所需的各种气象信息，如天气预报图、气候分析报表等。0203016.1.4产品数据文件176.2文件命名基本构成文件命名应遵循一定的规则，通常由产品类别、时间、区域和其他要素组成，以便于识别和管理。唯一性要求文件命名规则为确保数据的唯一性和可追溯性，每个文件应具有唯一的文件名，避免重名或混淆。0102VS如“中国地面气象资料-年月.文件格式”，其中“年月”表示数据的时间范围，“文件格式”表示文件的存储格式，如TXT、CSV等。区域级产品命名可根据实际情况进行命名，如“东北地区地面气象资料-年月.文件格式”，以明确数据的区域范围。国家级产品命名命名示例注意事项保持一致性同一类产品的文件命名应保持一致性，以便于用户理解和使用。避免特殊字符在文件命名中，应避免使用空格、特殊符号等可能导致解析错误的字符。186.3文件结构文件类型包括元数据文件、数据文件、质量控制文件等。文件命名规则文件存储路径6.3.1文件组织采用统一规范的命名方式，便于识别和管理。规定各类文件的存储位置和目录结构。元数据结构包含数据集的描述信息、数据来源、数据质量等关键元数据。元数据内容详细描述数据集的名称、版本、时间范围、空间范围、变量信息等。元数据存储格式采用标准化的XML或JSON格式进行存储，便于解析和共享。6.3.2元数据文件6.3.3数据文件规定数据文件的存储格式，如NetCDF、HDF5等，确保数据的可读性和兼容性。数据格式明确数据文件中包含的变量信息，如温度、湿度、风速等气象要素。数据变量统一规定数据变量的物理单位和量纲，确保数据的一致性和准确性。数据单位010203质量控制方法质量控制结果质量控制日志描述对数据文件进行质量控制的算法和方法，如范围检查、一致性检查等。记录质量控制过程中发现的问题和处理结果，便于后续数据分析和应用。生成详细的质量控制日志，记录每一步质量控制操作的时间、内容和结果。6.3.4质量控制文件010203197说明文档为了统一地面气象资料服务产品的技术要求，提高产品质量和服务水平。明确规范目标指导产品制作便于用户使用为地面气象资料服务产品的制作人员提供明确的技术指导和操作规范。帮助用户更好地理解和使用地面气象资料服务产品，满足其应用需求。7.1编制目的7.2使用范围产品类型涵盖包括实时观测数据、历史气候资料、气象统计分析产品等多种类型。适用范围界定本规范适用于各级气象部门、相关企事业单位和社会公众使用地面气象资料服务产品。服务方式说明涵盖在线服务、离线数据提供、定制服务等多种服务方式。对规范中涉及的专业术语进行解释和说明，确保读者准确理解其含义。术语解释对重要概念进行定义和阐述，明确其内涵和外延，避免歧义和误解。定义阐述7.3术语和定义列出规范中使用的所有缩略语及其对应的全称和解释，方便读者查阅和理解。缩略语列表提示读者在使用缩略语时应注意的问题，如避免混淆、确保上下文一致等。使用注意事项7.4缩略语20附录A(规范性附录)地面气象观测要素的计量单位和精度计量单位摄氏度（℃）观测精度0.1℃气温计量单位百分比（%）观测精度1%相对湿度方位角度（°）计量单位1°观测精度风向计量单位米每秒（m/s）观测精度0.1m/s风速计量单位百帕斯卡（hPa）观测精度气压0.1hPa0102降水量计量单位毫米（mm）观测精度0.1mm，对于降雪可以精确到1mm注以上观测要素的计量单位和精度均按照国家标准进行规定，以确保地面气象观测数据的准确性和可靠性。在实际观测过程中，应严格按照规定的单位和精度进行记录和报告。同时，对于观测设备的校准和维护也是确保数据准确性的重要环节。21附录B(规范性附录)能见度等级、等级编码和距离范围对照表极差能见度小于1公里，视野非常模糊，几乎无法看到远处的景物。较好能见度在5到10公里之间，视野比较清晰，远处的景物基本可见。较差能见度在1到2公里之间，视野模糊，远处的景物难以辨认。一般能见度在2到5公里之间，视野受到一定影响，但仍能辨认出远处的较大物体。极好能见度大于等于10公里，视野非常清晰，可以清晰地看到远处的景物。能见度等级010表示能见度极好，对应能见度大于等于10公里。等级编码1表示能见度较好，对应能见度在5到10公里之间。2表示能见度一般，对应能见度在2到5公里之间。3表示能见度较差，对应能见度在1到2公里之间。4表示能见度极差，对应能见度小于1公里。02030405极好（0级）较好（1级）小于1公里，几乎无法看到远处的任何景物，只能看到非常近处的物体。极差（4级）1到2公里之间，难以看到远处的山峰或高大建筑物，只能看到近处的较大物体。较差（3级）2到5公里之间，只能看到近处的山峰或高大建筑物，远处的景物比较模糊。一般（2级）大于等于10公里，无障碍物阻挡时，可看到地平线附近的山峰或高大建筑物。5到10公里之间，可看到较远处的山峰或高大建筑物，但地平线附近的可能看不清。距离范围对照表22附录C(规范性附录)风向编码与度数对照表风向大类划分按照气象学常规划分，将风向分为8个大类，即北、东北、东、东南、南、西南、西、西北。度数范围划分每个风向大类下再细分为若干个具体度数范围，以确保风向编码的精确性。编码方式采用3位数字表示风向，其中百位表示风向的大类，十位和个位表示风向的具体度数范围。风向编码规则风向编码与度数对照东北风(NE)编码为023-067，表示风向度数为22.50-67.50度。北风(N)编码为000-022，表示风向度数为348.75-360.00度和0.00-22.50度。VS编码为089-112，表示风向度数为88.00-112.50度。南风(S)编码为113-157，表示风向度数为112.50-157.50度。东南风(SE)风向编码与度数对照编码为193-247，表示风向度数为192.50-247.50度（注：正西为270度，但此范围不包含270度）。西风(W)编码为248-292，表示风向度数为247.50-292.50度。西北风(NW)风向编码与度数对照精确性要求在使用风向编码时，应确保所选编码与实测风向度数相匹配，以保证数据的准确性。兼容性考虑在不同系统或平台间进行数据交换时，应注意风向编码的兼容性问题，确保数据能够正确解析和使用。更新与维护随着气象业务和技术的发展，风向编码规则可能会进行更新或调整，使用时应关注最新规范并及时进行相应调整。风向编码应用注意事项23附录D(规范性附录)天气现象名称