丽水天气预报质量评分系统的研制与开发

2024年3月8日发(作者：小作文150字)

第３期　２０１１年９月　气象水文海洋仪器　Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ，Ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｍａｒｉｎｅ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　ＮＯ．３　Ｓｅｐ．２０１１　丽水天气预报质量评分系统的研制与开发　吴昊昊　，许建义。，王伟平。　（１．南京大学大气科学学院，南京２１００９３；２．丽水市气象局，丽水３２３０００）　摘　要：丽水天气预报质量评分系统作为丽水气象部门新一代天气预报业务流程的重要组成　部分，不仅能够在第一时间对全市９个台站的短期预报结论作出准确的评分，真正在预报评分　考核上做到公正公平，操作便捷，还很好的兼容了其他业务系统，实现了对整个预报业务系统　的平滑升级；同时，促使预报员对每一次预报更加重视，提高了预报员的积极性和预报质量，效　果显著。　关键词：计算机应用；预报质量；评分　中图分类号：Ｐ４５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６一ＯＯ９Ｘ（２Ｏ１１）０３—００３４—０５　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｓｃｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｌｉｓｈｕｉ　ｗｅａｔｈｅｒ　ｆｏｒｅｃａｓｔ　Ｗｕ　Ｈａｏｍｉｎ　一，Ｘｕ　Ｊｉａｎｙｉ　，Ｗａｎｇ　Ｗｅｉｐｉｎｇ　（１．Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００９３；２．Ｌｉｓｈｕｉ　Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｌｉｓｈｕｉ　３２３ＯＯ０）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｐａｒｔ　ｏｆ　ｎｅｗ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｗｅａｔｈｅｒ　ｆｏｒｅｃａｓｔ　ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｑｕａｌｉｔｙ　ｓｃｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｌｉｓｈｕｉ　ｗｅａｔｈｅｒ　ｆｏｒｅｃａｓｔ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｍａｋｅｓ　ａｃｃｕｒａｔｅ　ｓｃｏｒｅ　ｔｏｗａｒｄｓ　ｓｈｏｒｔ—ｔｅｒｍ　ｆｏｒｅｃａｓｔ　ｉｎ　９　ｓｔａｔｉｏｎｓ　ｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔ　ｔｈｅ　ｃｉｔｙ　ａｔ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｔｉｍｅ，ｗｉｔｈ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ｊ　ｕｓｔｉｃｅ　ａｎｄ　ｅａｓｙ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｓｕｐｐｏｒｔｓ　ｏｔｈｅｒ　ｓｙｓｔｅｍｓ．Ｉｔ　ａｌｓｏ　ｕｐｇｒａｄｅｓ　ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｍｏｏｔｈｌｙ．Ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，ｔｈｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｌｅｔｓ　ｆｏｒｅｃａｓｔｅｒｓ　ｐａｙ　ｍｕｃｈ　ｍｏｒｅ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｆｏｒｅｃａｓｔ　ｅａｃｈ　ｔｉｍｅ，ａｎｄ　ｒａｉｓｅｓ　ｔｈｅ　ｅｎｔｈｕｓｉａｓｍ　ｏｆ　ｆｏｒｅｃａｓｔｅｒｓ　ａｎｄ　ｆｏｒｅｃａｓｔ　ｑｕａｌｉｔｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；ｆｏｒｅｃａｓｔ　ｑｕａｌｉｔｙ；ｓｃｏｒｅ　０　引言　在气象预报业务中，评定预报质量是考核预　报水平及服务的重要组成部分，也是目前预报业　务达标考核的主要依据之一。当前，对天气预报　发了绍兴市短期天气预报实时测评检验系统，在　预报业务过程中可实现对数值预报产品、客观预　报方法以及预报员主观预报的逐日逐段即时测评　检验，有效地促进了预报准确率的提高；张录青、　蔡赛缄ｌ＿２。　等使用ＦＯＲＴＲＡＮ语言、ＶＢ６．０和　Ａｃｃｅｓｓ数据库等开发了运用于县市预报评分的　系统，在台站业务服务工作中得到了推广应用。　丽水市预报质量评分历年来都是手工操作。　在评分前需要收集大量的报文与实况资料，做统　计整理并打印。预报员在打印出来的表格中进行　质量的评定，仍有不少气象台站还在使用人工方　法，不仅过程繁琐、计算复杂，还易出错；其主要弊　端还是不够准确、带有一定主观因素、有失客观。　近年来不少台站曾研制开发出了各具优势和　特色的天气预报质量评分系统。如诸晓明　等开　收稿日期：２０１１－０４—２５．　作者简介：吴吴曼（１　９８０一），男，大学，高级工程师．主要从事气象电子和气象服务等相关工作　

第３期　吴昊曼，等：丽水天气预报质量评分系统的研制与开发　・３５・　计算评分。每次考核评分都需要花费数人数周的　时间。费时费力且欠客观准确，不利于日常预报　业务工作。　的基础上，结合评分系统的需求重新开发的。评　分系统在设计调研阶段对当前丽水气象预报业务　的工作和流程进行了详尽的了解，并作细致分析，　尽最大可能保证与原有系统的兼容，减少预报评　分对业务工作的影响，实现评分自动化。　因此，研制一套应用计算机程序对资料收集　处理、自动进行评分的系统，以取代传统的手工操　作方法，显得十分迫切。丽水市气象局基于当前　预报质量评分主程序负责预报结论的收集、　实况资料的收集、定时评分和评分结果的查询、统　预报业务运行的实际情况，在不更改任何业务工　作流程，不增加任何多余的工作任务的前提下，借　鉴其他台站开发天气预报质量评分系统的成功经　验，于２００７年上半年开发了丽水预报质量评分系　统，并成功投入使用。作为丽水市新一代天气预　报业务流程的重要组成部分，该系统不仅在预报　质量评分中真正做到公正公平，操作便捷，还很好　的兼容了其他业务系统，实现了对整个预报业务　系统的平滑升级；同时，促使预报员对每一次预报　的重视程度大大提高，预报员主观能动性得以充　计、输出等。根据丽水市局的业务流程，收集的预　报报文有全市９个县市Ｏ６：０Ｏ和２０：Ｏ０城镇预报　报文、丽水市台的区域报文和评分报报文，实况资　料主要有各个台站的降水量和温度资料。评分标　准为《浙江省短期天气预报质量评定办法（试行）》，　以１２　ｈ为一个评分时段。目前能够实现４８　ｈ的预　报评分。如果业务需要的话，能很方便地扩充到　１２０　ｈ甚至１６８　ｈ评分。　评分主程序为该系统的核心和关键，涉及到　分发挥，预报质量得以提高。　的资料种类繁多，存储形式多样，处理方法各异。　图１为预报质量评分主程序的一个数据流图。该　程序将收集的实况和报文信息分别存储人预报报　文数据库和实况资料数据库。到达预定时间点　时，使用预报结论和当天的实况数据信息，查询评　分数据库，得到评分成绩，在界面上显示并同时存　入评分结果数据库。预报员或管理员可以通过界　面进行逐日逐月或逐年评分成绩的查询，并能以　Ｅｘｃｅｌ报表的形式进行输出。　１系统结构设计　丽水预报质量评分系统使用Ｂｏｒｌａｎｄ　Ｃ＋＋　Ｂｕｉｌｄｅｒ６．０ｌ＿８］开发，使用Ａｃｃｅｓｓ数据库和ｓＱＬ　Ｓｅｒｖｅｒ２０００数据库作为预报信息存储介质，兼容　预报报文和实况资料的文本格式。系统主要分为　预报质量评分主程序，预报电码、实况资料发布程　序和预报电码备份程序３个部分。其中预报电　码、实况资料发布程序是在参照原有程序的功能　图１评分主程序的数据流程　

・　３６　・　气象水文海洋仪器　模块按照不同类型报文，不同预报员类别和不同　的评分时间点进行预报成绩查询，并能直接导出　统计结果到Ｅｘｃｅｌ。　预报电码、实况资料发布程序负责报文和实　况资料的输入、生成和发送。参考原有程序的功　能，并增加多种格式报文的制作发送模块以适应　评分系统主要针对温度与降水两个要素进　行评分。为了体现评分的准确性，保证评分所需　要素质量的完整性，主程序在实况资料的获取上　采用了多种渠道。考虑到寒潮天气中气温极值出　现时问变化较大，而自动站数据中又缺少０．０降　水的数据表现，因此气温的极值，通过查询浙江省　局的自动站数据库的小时气温，从中选择最低最　评分系统的需求。该程序利用文件名，区分区域　评分报、城镇预报电码和发送此报文的预报员类　别。　高值获取；而雨量数据则采用各级台站发布的实　况资料　图２为评分主程序主界面（左）和评分成绩统　计界面（右）的一个显示。主界面上集合了实况记　录修改、查询评分记录、手动自动评分等功能，分　两个标签显示气温评分和降水量评分。评分统计　为了切实能够利用评分系统进行预报质量考　核，需要保证预报报文尽可能的完整，报文备份程　序必不可少。该程序每天定时保存最新的报文资　料，并按照年、月、日的层次结构目录进行存储。　图２评分主程序的评分界面（左）和统计结果界面（右）　２　主要功能　丽水预报质量评分系统作为丽水市短期预报　质量考核系统，主要实现了以下功能。　送时间进行考核，评分系统中设置３个时间点。　分别在上午的０７：（）（），下午的１６：ＯＯ和ｌ９：００。上　午０７：ＯＯ评分的为世界时２１：００的报文；ｌ６：００　和１９：００为世界时Ｏ６：Ｏ０的报文。到达指定时间　（１）预报资料和气象要素信息的自动收集。　评分主程序ＳｃｏｒｅＰｒｏｇ每隔５　ｍｉｎ定期查询　点时，ＳｃｏｒｅＰｒｏｇ把收集到的报文分别保存入不　同的数据库，过了时间点之后的报文不予以入库　处理。同时利用数据库中存储的信息，结合评分　数据库，自动进行评分，并将评分结果存储入库。　值得一提的是，之所以对世界时Ｏ６：。Ｏ报文　进行两次评分，是为了解决预报修正的问题。在　浙江省级自动站数据库，同时通过ＦＴＰ下载丽水　市最新的预报报文和实况资料，自动处理并按规　则导人数据库系统。　（２）定时的自动评分。　为了保证评分的公平公正，并对预报报文发　１９：００以前，预报员仍然有机会更改自己的预报　

第３期　吴昊曼，等：丽水天气预报质量评分系统的研制与开发　。３７・　结论，并上传。　下午最终的预报成绩为两次评分　的平均值。　（３）预报资料更正和补全功能。　考虑到在极端情况下，实况要素会不可避免　的出现缺失。系统中专门开发了预报资料更正和　补全功能。该功能包括降水记录修改和温度记录　修改两部分。降水记录要素更正功能中，特别针　对降雪记录设计了单独的更正模块，并对雨夹雪　和降雪分开进行处理。　（４）评分结果的查询和统计。　由于存在多种报文，因此评分结果也有对应　的类型。降水量评分和温度评分是两个大类。每　一类中，又按照站点分为本地预报和区域预报两　个子类；在每个子类里又分１６：００的评分报和　１９：００的评分报，同时还按照预报员等级分为正　班、副版和领班。　（５）评分报文的统计输出。　评分系统除了能进行任意时间段，任意类型　的预报结论的查询并在界面显示之外，还能将显　示结果直接按照预定义的模板，以Ｅｘｃｅｌ的形式　输出，直接提供给日常考核工作。　（６）多种不同类型报文的发送。　系统除了能够发送城镇预报电码之外，还能　发送评分报，并在评分报中包含预报员信息。　（７）两级权限设置和数据库加密。　由于评分系统作为预报质量的考核工具，为　了保证公平公正，设置了浏览和管理两级权限。　浏览权限能查询评分结果，能输出评分报表，也可　以对任意时段进行手动评分，但没有修改任何数　据的权限。只有具备管理权限才可以使用预报资　料更正和补全功能。系统后台所有数据库均使用　３２位口令加密。　３　自动评分功能的实现　要实现预报资料评分，首先需要明确知道哪　些预报员信息，发送的是哪一类的预报报文。这　就需要在报文中体现这些信息，同时不影响正常　业务流程。其次，必须考虑如何组织这些信息，在　满足评分需要同时也要保证代码最优化。再次如　何运用信息进行评分。评分有多种方法。最简单　的一种是将评分规则写入程序，通过判断来实现。　而本系统中，先把实况数据处理为相应字段名，再　使用该字段名和天气预报代码查询评分标准数据　库得到预报成绩，实现比较简便。　３．１预报员信息　预报员信息一般来说就是预报员的编号，但　这些信息在预报评分系统中并不够用。因为评分　报有多种类型，除了城镇预报之外，还有区域报和　评分报；并且预报员日常值班分正班、副班和领班　（领班在汛期时设置）。正班发送的城镇预报电　码，副班和领班制作区域报。因此必须添加预报　员类别，如正班、副班和领班，才能够分开不同类　别的报文和相应的评分成绩。　评分系统通过在区域报和评分报中增加一行　预报员信息，解决了报文附带预报员信息的问题。　信息格式为“Ｎｏ　ＸＸ　Ｌｅｖｅｌ　Ｘ”，并规定Ｌｅｖｅｌ级别　后０代表正班，１代表副班，２代表领班。　３．２预报评分报文类别　除了预报员信息外，还要区分各种不同类型　的报文。丽水市各级台站的预报报文一共分为城　镇预报电码、区域报和评分报３大类。其中城镇　预报电码为正班制作，区域报和评分报为副班和　领班制作。在评分系统中，为了正确区分报文类　型，并保证原有报文发送不受影响，在预报电码、　实况资料发布程序中增加了多种自定义报文格　式，用于评分。　当前评分系统中３种报文的命名格式分别为：　（１）城镇预报电码，格式为“ＦＰＹＹＧＧｎｎ．　ＣＣＣ”，文件的命名和内部格式保持不变；　（２）评分报文的格式为“ＦＰＹＹＧＧｎｎ．ＣＣＣ．　０Ｘ”，该命名格式通过在城镇预报电码文件名添　加后缀得到。后缀０Ｘ表示预报员类别，Ｏ０表示　正班；０１为副班；０２为领班；文件内添加预报员信　息；　（３）区域报文命名以“ＡＲ”开头，以“０Ｘ”作为　后缀。“０Ｘ”的含义与第２点相同，报文内部添加　预报员信息。　３．３资料存储的数据库结构　系统收集了实况和预报资料后，进行自动评　分，并将评分结果自动存储。所有这些信息的查　询操作均在Ａｃｃｅｓｓ数据库中进行。评分系统的　数据库按照信息类别，分为实况资料数据库、报文　数据库和预报成绩数据库３种。　（１）实况数据库命名格式为ＲｅａｌＴｉｍｅＤａｔａ—　ＹＹＹＹ．ｍｄｂ，ＹＹＹＹ为年份，取４位。数据表有如　下３类，分别为：ｔａｂｌＩｉｉｉ一０８，ｔａｂＩＩｉｉｉ一１４和ｔａｂｌＩｉｉｉ—　ＡｗｓＤＢ，ＩＩｉｉｉ为站点编号。其中前两个表存储的为　各级台站发布的实况要素资料，主要是降水量数　

・　３８　・　气象水文海洋仪器　据；ｔａｂＩＩｉｉｉ—ＡｗｓＤＢ表则保存一天的最低最高温度，　通过查询浙江省局自动站数据库获得。　（２）报文数据库命名格式为ＳｃｏｒｅＣｏｄｅ—　ＹＹＹＹ．ｍｄｂ，数据表多达６类。当然，不是每个　台站都有６类数据表。丽水本站和遂昌、龙泉两　个站分别有５类数据表，因为这些台站涉及到评　分报和区域报。其他台站只有３类数据表。６类　数据表分别为：ｔａｂＩＩｉｉｉ一０６—１６、ｔａｂＩＩｉｉｉ一０６—１９、ｔａｂＩＩｉｉｉ　——（３）评分结果数据库命名为ＳｃｏｒｅＲｅｓｕｈ—　ＹＹＹＹ．ｍｄｂ，数据表类别与报文数据表类别相　似。只是在报文数据表名的基础上，再区分开降　水量评分和温度评分两类。　３．４　自动评分　自动评分功能依靠查询评分标准数据库实　现。降水量和气温的评分标准分为两个数据表。　评分标准数据库是基于《浙江省短期天气预报质　量评定办法（试行）》制作。表ｌ为气温评分标准　数据库的一部分。到达评分时间点时，评分系统　２１、ｔａｂＩＩｉｉｉＡｒ０６００、ｔａｂＩＩｉｉｉＡｒ　０６０１、ｔａｂｌＩｉｉｉＡｒ　——————（）６一Ｏ２。前面３类数据表，存储的为城镇预报，所　有台站都有。后面３类数据表，丽水本站有ｔａｂＩＩｉｉｉ　—读取指定日期的预报信息和实况信息。例如在对　气温评分时，先计算预报实况之间的误差绝对值，　Ａｒ０６０１、ｔａｂＩＩｉｉｉＡｒ０６～一—０２，而遂昌、龙泉两个站　只有ｔａｂＩＩｉｉｉ＿Ａｒ＿０６—００、ｔａｂＩＩｉｉｉ—Ａｒ一０６—０２。之所以　使用误差绝对值得到查询的字段名称（包含定性　评分和定量评分）。然后以预报值，实况值作为查　询条件，查询符合条件的字段信息，该信息即为预　报评分成绩。　如此设计，这与丽水市台的预报业务流程有关。副　班只制作丽水本级区域报，而领班则需发布丽水、　遂昌和龙泉３个站的评分报。　表１评分标准数据库　降水量评分与气温评分类似，只是考虑到降　雪和雨夹雪的天气现象，需要查询的字段条件比　气温评分的多，处理过程稍微复杂一些。　时测评检验系统［Ｊ］．气象，２００４，３０（８）：４５—４８．　［２］张录青．市台一般天气预报质量评定系统简介［Ｊ］．　广东气象，１９９９（３）：３６～３７．　［３］杨柳，张莉，喻辉．阿克苏地区各县中短期天气预报　４　结束语　丽水预报质量评分系统于２００７年４月正式　投入业务运行。目前该系统运行稳定，操作简单　快捷，完全与原有系统相融合，能够在第一时间对　全市９个台站的短期预报结论作出准确的评分，　真正在预报评分考核上做到了公正公平，提高了　质量检验系统ＥＪ］．沙漠与绿洲气象，２００９（８）：３９　４１．　［４］苗长忠．重要天气预报质量评定系统ＥＪ］．河南气象，　２００４（４）：３６－３７．　［５］汪高明，张火平．天气预报质量评估监控系统的研究　与开发ＥＪ］．湖北气象，２００４（２）：２０—２２．　［６］蔡赛缄．市、县气象台站天气预报评分系统［Ｊ］．广东　气象，２００５（３）：３９－４１．　预报员的积极性，使预报质量得到一定的提高，同　时减轻了预报员的重复劳动，取得了良好的效果。　参考文献：　［１］诸晓明，张建海，王丽华，等．绍兴市短期天气预报实　［７］黄进亮，陈志明．县站短期天气预报自动评分系统设　计方案［Ｊ］．福建气象，２００５（４）：２４—２６．　［８］陈灿煌．ｃ＋卜Ｂｕｉｌｄｅｒ６彻底研究［Ｍ］．北京：中国铁　道出版社，２００３．