新一代天氣雷達觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響因素與提高方法

鄧志強++吳萍++朱虹

摘要 隨著現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)的發(fā)展，我國新一代天氣雷達站網(wǎng)已全面建成，新一代天氣雷達觀測資料的應(yīng)用，對不斷提高天氣預(yù)報服務(wù)能力和提高災(zāi)害性氣象服務(wù)水平都具有十分重要的意義。根據(jù)綜合氣象觀測系統(tǒng)運行監(jiān)控平臺（ASOM）的業(yè)務(wù)應(yīng)用，分析了影響新一代天氣雷達探測數(shù)據(jù)質(zhì)量的因素，結(jié)合阿克蘇新一代多普勒天氣雷達觀測工作的實踐經(jīng)驗，總結(jié)得出技術(shù)方法，可有效提高新一代天氣雷達觀測的數(shù)據(jù)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 新一代天氣雷達；數(shù)據(jù)質(zhì)量；影響因素；監(jiān)控技術(shù)；提高方法

中圖分類號 P415.2 文獻標識碼 B 文章編號 1007-5739（2015）17-0278-02

新一代天氣雷達探測業(yè)務(wù)是現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)中重要的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)，天氣雷達數(shù)據(jù)產(chǎn)品的高效利用是國家建設(shè)新一代天氣雷達網(wǎng)的根本目的，隨著對ASOM綜合氣象觀測運行監(jiān)控系統(tǒng)能力的開發(fā)、提高和完善，借助ASOM平臺會了解和掌握到更多的科學(xué)方法和技術(shù)支持，對提高臺站雷達探測業(yè)務(wù)的質(zhì)量和監(jiān)測服務(wù)能力會有很大幫助。

1 綜合氣象觀測系統(tǒng)運行監(jiān)控平臺（ASOM）簡介和業(yè)務(wù)應(yīng)用

綜合氣象觀測系統(tǒng)運行監(jiān)控平臺是集氣象探測設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控、觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控、技術(shù)保障信息管理為一體的業(yè)務(wù)監(jiān)控和分析平臺。阿克蘇新一代天氣雷達自并入全國數(shù)字化雷達網(wǎng)以來，通過ASOM平臺的業(yè)務(wù)應(yīng)用（監(jiān)控雷達運行狀態(tài)、監(jiān)控雷達探測數(shù)據(jù)和雷達常規(guī)維護、故障維修及相關(guān)信息的發(fā)布，獲取遠程技術(shù)支持等），在雷達系統(tǒng)維護、故障分析和實時監(jiān)控觀測方面，已積累了一定的經(jīng)驗技術(shù)，確保了臺站天氣雷達設(shè)備的正常運行，使雷達產(chǎn)品資料得到高效利用，充分體現(xiàn)了新一代天氣雷達組網(wǎng)建設(shè)的意義。

2 影響新一代天氣雷達探測數(shù)據(jù)質(zhì)量的因素

影響新一代天氣雷達數(shù)據(jù)質(zhì)量的因素主要有雷達設(shè)備故障（造成雷達故障關(guān)機、參數(shù)異常等情況），計算機系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)傳輸故障（造成雷達探測數(shù)據(jù)錯誤和缺失，是數(shù)據(jù)文件缺報、逾限報的主要原因），外部電路、UPS、環(huán)境溫度等工作輔助設(shè)施故障（造成雷達運行性能不穩(wěn)定或無法正常開機），工作人員業(yè)務(wù)素質(zhì)（保障雷達探測數(shù)據(jù)質(zhì)量的關(guān)鍵因素）。

在這些影響因素中，ASOM根據(jù)新一代天氣雷達系統(tǒng)上傳的“雷達性能參數(shù)”和“故障報警”信息，以運行狀態(tài)圖、序列圖、狀態(tài)統(tǒng)計、產(chǎn)品到報、產(chǎn)品顯示等功能，實現(xiàn)對天氣雷達運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)質(zhì)量的監(jiān)控，可以有效幫助雷達觀測、維護人員及時發(fā)現(xiàn)、診斷雷達系統(tǒng)的故障。但目前ASOM對新一代天氣雷達系統(tǒng)的監(jiān)控技術(shù)方法還不成熟，在雷達系統(tǒng)無任何報警、所有雷達性能參數(shù)均正常時，也會出現(xiàn)雷達探測數(shù)據(jù)缺失或異常的現(xiàn)象，如：計算機系統(tǒng)原因（計算機的緩存溢出、CPU過載、病毒、RPG和PUP軟件故障、通信網(wǎng)絡(luò)等問題）造成的雷達數(shù)據(jù)圖像出現(xiàn)局部缺失或生成的雷達數(shù)據(jù)產(chǎn)品數(shù)量不全的情況；信號干擾原因造成的類似扇形區(qū)的異常雷達回波；雷達部件老化維護困難原因造成的毛刷回波等異?，F(xiàn)象，此類故障大多是由于雷達系統(tǒng)設(shè)備維護不到位和計算機系統(tǒng)維護不及時造成的，故障出現(xiàn)時需要雷達觀測人員及時發(fā)現(xiàn)，才可以有效排除，避免嚴重影響雷達探測數(shù)據(jù)的質(zhì)量[1-3]。

3 提高新一代天氣雷達探測數(shù)據(jù)質(zhì)量的技術(shù)方法

筆者從阿克蘇新一代天氣雷達站業(yè)務(wù)工作中體會到在雷達系統(tǒng)穩(wěn)定運行或出現(xiàn)故障時，雷達觀測、維護人員能及時掌握信息和故障排查方法并及時排除故障，是獲取高質(zhì)量雷達探測數(shù)據(jù)的有效途徑，因此臺站要加強雷達系統(tǒng)的維護力度和信息管理制度，以及提高雷達系統(tǒng)實時監(jiān)控技術(shù)和工作人員的綜合技能，這是提高雷達探測數(shù)據(jù)質(zhì)量的的根本保障和基本方法。

3.1 加強臺站對天氣雷達系統(tǒng)的維護力度和信息管理制度

新一代天氣雷達系統(tǒng)的維護工作可確保雷達正常運行，是提高雷達數(shù)據(jù)質(zhì)量的根本條件。雷達操作員按照ASOM要求認真及時填寫各項記錄，可及時反饋雷達運行信息，保障雷達數(shù)據(jù)產(chǎn)品的真實性。

3.1.1 加強天氣雷達系統(tǒng)的維護工作。新一代天氣雷達在汛期需要連續(xù)運行，雷達系統(tǒng)各項設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，維修難度大、時間長，嚴重影響雷達運行質(zhì)量，因此做好設(shè)備維護工作尤其重要。一是做好日維護工作是維護工作的重點，每天開機后，按照ASOM日維護的要求，仔細認真地檢查雷達參數(shù)、機房溫濕、UPS、計算機系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等的運行情況，發(fā)現(xiàn)異常情況及時處理，確保雷達系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。二是在雷達周、月、季、年維護工作中認真做好雷達設(shè)備保養(yǎng)，檢查雷達電源和各分機固件的運行狀態(tài)，維護、標定雷達各項性能指標，排除雷達系統(tǒng)報警提示中的維護內(nèi)容等工作，從而提高雷達探測數(shù)據(jù)的可用性。三是注意在維護工作中，盡量不要占用國家規(guī)定的觀測時段，及時填寫維護記錄，可以有效提高雷達的綜合運行效能。

3.1.2 加強臺站故障信息填報的管理制度。新一代天氣雷達主要為氣象預(yù)報提供準確、及時的觀測數(shù)據(jù)服務(wù)，對雷達數(shù)據(jù)的真實性要求很高，在發(fā)生重大天氣過程或有天氣預(yù)警時，雷達故障信息的及時準確填報尤為重要，而且ASOM對故障信息填報也有嚴格的時間要求，它是影響雷達綜合運行效能評估的一項指標，但是目前臺站觀測、維護人員對相關(guān)影響因素的理解不夠深刻，常會出現(xiàn)故障遲報或漏報現(xiàn)象，因此要強化臺站故障信息填報的管理制度。當新一代天氣雷達系統(tǒng)設(shè)備發(fā)生故障后，本站技術(shù)保障人員應(yīng)對故障立即進行診斷及維修，及時將故障現(xiàn)象及處理過程按照ASOM中的故障填報要求，逐級上報給各級保障部門，記錄要盡量詳細并及時更新維修進度信息，為開展雷達故障檢修、評估雷達運行效能提供依據(jù)。

3.2 提高雷達系統(tǒng)的實時監(jiān)控技術(shù)和工作人員的綜合技能

由于新一代天氣雷達系統(tǒng)運行環(huán)境復(fù)雜，數(shù)據(jù)流程中的故障節(jié)點多，且故障具有突發(fā)性、排查困難的特點，因此臺站要加強實時監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用和研發(fā)，可大大減少人為的疏忽，增強實時監(jiān)測的效率。隨著現(xiàn)代氣象事業(yè)的發(fā)展，雷達觀測崗位職能已從單純的觀測轉(zhuǎn)變?yōu)榧婢咴O(shè)備維護和計算機應(yīng)用等相關(guān)技能的綜合職能崗位，雷達操作、維護人員在雷達實時監(jiān)控中的業(yè)務(wù)素質(zhì)是保障雷達正常運行的關(guān)鍵因素，工作人員熟練掌握各項技術(shù)的應(yīng)用可有效監(jiān)控、排除雷達運行中的故障，提高雷達綜合運行質(zhì)量[4-5]。endprint

3.2.1 提高雷達實時監(jiān)控的技巧與方法。由于目前ASOM中數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控還不夠完善，而且雷達業(yè)務(wù)流程中涉及的易發(fā)故障環(huán)節(jié)多，臺站監(jiān)控設(shè)備和軟件的應(yīng)用研發(fā)力量薄弱，因此觀測人員在實時監(jiān)控工作中需結(jié)合人工技術(shù)經(jīng)驗來完善雷達實時監(jiān)控工作，它是提高雷達探測數(shù)據(jù)質(zhì)量和監(jiān)測災(zāi)害性對流天氣的有效途徑。一是首先利用實時監(jiān)控的軟件，通過監(jiān)控Trad2005Ⅱ、tClient、RPGCD、PUPC軟件中上傳報文的到報時間和文件數(shù)目，實現(xiàn)對上傳數(shù)據(jù)的監(jiān)控，根據(jù)監(jiān)控軟件的報警情況，可迅速排查故障，減少故障響應(yīng)及恢復(fù)時間，保障了雷達數(shù)據(jù)及時上傳。二是工作人員通過人工實時監(jiān)控，結(jié)合ASOM中的雷達數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控，對實時產(chǎn)生的雷達數(shù)據(jù)的圖形（實時顯示的雷達回波圖形，PUP顯示的雷達產(chǎn)品圖形、雷達Web產(chǎn)品圖形）、時間連續(xù)性等隨時檢查，可及時發(fā)現(xiàn)、處理雷達數(shù)據(jù)異常的情況，有效保障了雷達數(shù)據(jù)的準確率。三是人工實時監(jiān)控雷達探測數(shù)據(jù)傳輸流程中的計算機系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等環(huán)節(jié)的運行狀態(tài)，確保雷達資料傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，可大大提高雷達數(shù)據(jù)上傳的及時率。四是工作人員實時監(jiān)測雷達系統(tǒng)輔助設(shè)備和運行環(huán)境狀況，及早排除安全隱患，可有效保障雷達系統(tǒng)的正常運行。

3.2.2 提高雷達觀測人員的計算機應(yīng)用技術(shù)。由于目前臺站工作人員的計算機業(yè)務(wù)化程度普遍不高，而雷達工作流程中涉及的計算機系統(tǒng)故障具有突發(fā)性特點，以及ASOM對雷達產(chǎn)品文件上傳的時效要求嚴格等原因，一旦發(fā)生故障，即可造成上傳的雷達數(shù)據(jù)報文的缺報和逾限，因此雷達觀測員在發(fā)現(xiàn)故障時能及時解決問題，才可以有效提高雷達數(shù)據(jù)質(zhì)量。一是在實際工作中雷達操作人員必須做到熟練掌握雷達業(yè)務(wù)系統(tǒng)軟件的應(yīng)用。雷達終端軟件：通過控制面板界面可控制雷達運行、選擇、設(shè)置雷達運行模式及參數(shù)、保存原始基數(shù)據(jù)、顯示實時雷達回波、狀態(tài)監(jiān)控、故障報警等信息。RPG軟件：將雷達體掃基數(shù)據(jù)根據(jù)眾多的氣象算法，處理成用戶請求的雷達數(shù)據(jù)產(chǎn)品。PUP軟件（主用戶終端子系統(tǒng)）可支持業(yè)務(wù)操作人員對雷達產(chǎn)品的請求、顯示、存儲、設(shè)置、分配的任務(wù)。RadarProcess 軟件：將雷達體掃基數(shù)據(jù)處理成雷達Web產(chǎn)品。PUPC軟件：將25份雷達產(chǎn)品轉(zhuǎn)換成世界時后上傳到上級目錄。Trad2005Ⅱ軟件：上傳整點前15 min內(nèi)的5份雷達拼圖產(chǎn)品。tClient軟件：上傳雷達體掃基數(shù)據(jù)V、雷達自動標定文件bit和雷達Web產(chǎn)品。RPGCD軟件：上傳雷達體掃基數(shù)據(jù)到上級目錄。捆綁在雷達終端軟件中的REPORT.exe軟件：上傳雷達狀態(tài)監(jiān)控文件。工作人員根據(jù)以上不同軟件的使用功能，可及時監(jiān)控和排查雷達數(shù)據(jù)生成到上傳過程中的故障現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)雷達狀態(tài)異常、雷達回波異常、雷達數(shù)據(jù)產(chǎn)品異常、軟件故障、計算機網(wǎng)絡(luò)故障等。二是觀測員必須熟悉雷達數(shù)據(jù)的傳輸流程和掌握基礎(chǔ)的計算機、網(wǎng)絡(luò)維護知識。由于雷達數(shù)據(jù)通過計算機網(wǎng)絡(luò)映射存儲、共享、上傳，觀測員可依據(jù)雷達數(shù)據(jù)的傳輸流程，結(jié)合雷達系統(tǒng)軟件的應(yīng)用，迅速找到數(shù)據(jù)流程中的故障節(jié)點，如雷達產(chǎn)品異?；蛉笔r，依據(jù)數(shù)據(jù)流程對原始基數(shù)據(jù)和雷達產(chǎn)品的產(chǎn)生、保存、處理、上傳網(wǎng)絡(luò)等各環(huán)節(jié)進行快速排查，可迅速發(fā)現(xiàn)故障原因并及時將備份的數(shù)據(jù)重新處理、補傳等，可大大提高雷達資料的完整性和及時率。

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