影響海洋站觀測數據準確性因素分析及對策

林同勇，陳宇東，傅艷紅

（國家海洋局廈門海洋環境監測中心站 廈門 361008）

1 引言

海洋站（點）是指依托岸基、島嶼（或海上固定平臺）進行海洋水文、海洋氣象觀測，獲取長期、連續、可靠海洋環境觀測資料的場所，它的主要任務是按時、準確、連續地獲取海洋環境信息資料。截至2013年年底，我國在北起鴨綠江，南止北侖河口的大陸海岸線和38 座島嶼建設了131個海洋站（點）［1］，全天候實時觀測我國所轄海域的海洋環境要素，獲取了大量海洋觀測數據，在環境保護、科學研究、防災減災、國防安全等方面起到了重要的服務和保障作用。

觀測數據是指海洋站獲取時空上的海洋水文氣象等常規觀測資料，是真實反映所觀測海域水文氣象要素分布和時間變化重要信息的基礎數據，要求具有代表性、及時性、準確性、可比性和連續性。從觀測要素上來分，海洋站觀測數據主要包括潮汐、水溫、鹽度等水文觀測數據及氣壓、風向風速、降水量、溫度、相對濕度等氣象觀測數據；從存儲時間上來分，主要有實時數據、延時數據及海濱觀測月報表、年報表等。

準確性是指對客觀事物即研究對象的運動規律和性質表述的接近程度。海洋觀測數據的準確性就是必須真實反映或代表當時、當地的海洋水文氣象變化規律及實際狀況。準確性是觀測數據應用的基礎和前提，海洋環境預報、災害預警、軍事活動等都要求海洋站觀測數據有較高的準確性，它關系到國家海洋事業的發展和人民安居樂業的長遠利益。然而，當今時代海洋科學技術日新月異地變化，與觀測數據準確性息息相關的觀測技術手段、人力資源配置、數據質量控制等各方面都隨之改變，新形勢、新要求給觀測數據準確性提出新的挑戰，所以，認真分析新形勢下影響觀測數據準確性的存在因素，提出觀測數據準確性的對策具有一定的現實意義。

2 影響觀測數據準確性因素分析

近年來，國家海洋局通過中國海洋環境監測系統專項建設、防災減災專項建設以及臺站升級改造專項建設，為加快實現我國海洋觀測的現代化、自動化、信息化，海洋站的基礎建設和觀測能力有了很大改善，海洋站觀測數據獲取方式也由傳統的人工觀測逐步發展為自動化觀測，其空間密度和時效性也大大提高，但隨之而來影響觀測數據準確性因素也在悄然改變或不斷增多。

針對海洋站實施自動化觀測以來，對影響觀測數據準確性原因進行分析后認為，以下5個方面是影響觀測數據準確性的重要因素。

（1）觀測設施。①觀測設施建設不符合規范要求，隨著各級政府對海洋防災減災的重視，各類海洋觀測設施如雨后春筍般地建設，但由于缺乏專業指導和規范建設，造成觀測設施不符合規范、標準、規定要求，如觀測設施選址不規范，設計不科學，建設不標準，導致觀測設施建設后無法正常運行，嚴重影響觀測數據準確性。②觀測設施受周邊環境影響大，海洋觀測設施大都建在能夠真實反映當地海洋水文氣象狀況或代表當地海域的沿海、島嶼，已經使用了幾十年，但隨著海洋開發力度不斷加大，以往偏僻、無人問津的觀測場地，已經成為海洋開發熱點，并納入政府規劃或開發范圍，遭到強制拆除或環境破壞，數據準確性無從談起。

（2）儀器設備。隨著我國海洋科學技術的發展和自主海洋儀器生產能力的提高，傳統的人工觀測方式逐步被采樣頻率、觀測精度、觀測連續性、穩定性和可靠性等方面更具優勢的自動化儀器觀測所代替，但存在：①儀器生產商自主生產的儀器設備自成一套體系，沒有按照國家統一標準生產，或是新型觀測儀器設備不成熟就投入業務化運行，如X 波段測波雷達，觀測數據受降雨、刮風等影響較大，不僅故障頻繁，而且數據準確性難以保證。②自動觀測系統投入運行時間匆促，運行不夠穩定、技術不夠成熟、儀器長期飽受海洋氣候高濕、高鹽環境影響，以及風暴潮、海浪等海洋災害的侵蝕，加上缺乏人工觀測機械式儀器的穩定性和人為介入因素等，都影響觀測數據準確性。③部分在用觀測儀器設備沒有檢定或沒有技術方法可檢定，使用過程也沒有開展現場比對。

（3）人力資源。人力資源始終是觀測數據準確性的決定因素。經過幾十年觀測業務發展，目前各海洋站觀測員中既有大中專畢業生，又有內招子弟，沒有經過系統培訓、考核，素質上存在良莠不齊、高低各異的情況。海洋站業務內容逐年增加，人力資源與工作任務之間矛盾越來越突出，觀測主業往往被忽略；部分臺站人員數量不夠，且老化嚴重；年齡結構不合理，中高級觀測人才偏少，初級技術人員偏多的局面；一些艱苦偏遠海島站或基層站由于生活和工作條件限制，引進專業技術人才難，專業人員缺乏；部分臺站使用勞務派遣人員，管理不規范，業務素質不適應，對觀測新技術掌握不夠，跟不上觀測業務迅猛發展，普遍存在觀測人才斷層，專業技術后備力量明顯不足現象。

（4）運行管理。長期以來，觀測工作早已形成了一整套規范、完整、有效的業務規章制度，制定了人員考核、業務運行、獎懲機制等制度。但自動化運行以后，海洋站執行以自動觀測為主、人工觀測為輔的運行機制，早期成熟制度已無法適應現階段各類自動觀測儀器運行，各中心站制定了五花八門的各種規章制度，這些制度雜亂、不完整、不健全，尚未形成一套行之有效的新時期業務規章制度。此外，運行管理過程不規范、不嚴格執行制度，也缺乏有效的運行保障機制，造成各種規章制度名存實亡，觀測數據的準確性也就難以保證。

（5）質量控制。隨著觀測手段實現自動化，觀測頻率大幅度提高，各類海量觀測數據被源源不斷地采集、傳輸、保存及應用。雖然國家海洋信息中心開發了臺站觀測資料處理系統軟件，廣泛應用于海洋站延時數據質量控制，實現了延時觀測數據質量控制的半自動化。但目前海洋站觀測數據質量控制手段缺乏，方法單一，主要表現在：①針對人工觀測和報表制定的觀測數據質量控制方法和運行機制遠不能適應自動化觀測業務發展需求，缺乏針對自動觀測為主、人工觀測為輔的質量控制方法，以及為確保觀測數據準確性的質量控制運行機制。②重視對延時觀測數據質量的控制，忽視對海量實時觀測數據質量的控制，缺乏臺站實時數據質量控制方法研究和應用。③對觀測數據質量控制采取的手段單一，缺乏多樣化，缺乏一個完整的從海洋站、中心站、海區、國家規范化、業務化的實時數據質量控制系統。

3 提高觀測數據準確性對策

海洋站觀測數據必須真實反映所在海域海洋水文氣象狀況及特征，針對影響海洋站觀測數據準確性問題分析，結合當前海洋觀測業務管理、發展的實際情況，對提高海洋站觀測數據準確性提出了以下對策。

3．1 觀測設施規范化

海洋站觀測設施主要有驗潮井、溫鹽井、測波室、海濱氣象觀測場、工作機房等，是獲取觀測數據的重要場所，設施建設規范與否、周圍環境保護好壞直接影響著數據的準確性，所以，確保有一個規范、良好的運行環境，使觀測儀器設備性能正常發揮，這是獲取準確觀測數據的前提。

（1）選址要科學論證。海洋站觀測站點的選擇要求具有觀測海域科學的代表性，同時具有與相關海域的關聯性，所以，科學論證觀測設施選址位置，才能獲取有代表性的觀測數據，《海濱觀測規范》《地面氣象觀測規范》及相關行業標準也都對水文氣象各要素的觀測場所選址等做出了明確的規定。

（2）建設須符合規范。國家海洋局出臺了《國家海洋局海洋觀測設施標準化設計導則》，規范了觀測設施建設，此外，《海濱觀測規范》《地面氣象觀測規范》也對觀測設施規范建設做出了明確規定。觀測設施建設只有符合規范要求，才能確保觀測數據準確性。

（3）運行需環境保證。按照有關技術標準劃定海洋觀測站（點）的觀測環境保護范圍，如潮汐和溫鹽測點環境、水準點、海上浮標等保護范圍，依法、有效地保護海洋觀測環境，確保海洋站觀測周邊環境免遭破壞或影響。

3．2 儀器設備標準化

觀測儀器是海洋觀測資料采集的設備，其穩定性、可靠性、標準化至關重要，也是決定海洋觀測數據準確性的直接因素。

（1）《海洋觀測預報管理條例》明確規定“未經檢定、檢定不合格或者超過檢定周期的計量器具，不得用于海洋觀測。對不具備檢定條件的海洋觀測計量器具，應當通過校準保證量值溯源”。計量儀器設備須經國家法定計量檢定機構檢定／校準／測試合格后方可使用；在用計量儀器設備須在檢定／校準有效期內；計量儀器設備經維修后必須重新檢定／校準后方可繼續使用；此外，還須定期對計量儀器設備進行期間核查。

（2）要開展海洋觀測儀器設備標準化建設，建立與國際相接軌的海洋觀測儀器標準，切實抓好觀測儀器標準體系的頂層設計工作，制定統一的海洋觀測儀器設備通用技術要求，提高海洋觀測儀器產品質量，確保所有海洋觀測使用儀器設備符合國家有關產品標準、規范和海洋觀測技術要求。2013年9月，國家海洋局印發了《海洋站水文氣象觀測設備與系統集成通用技術要求（試行）》，對海洋站觀測儀器系統的組成、技術要求、試驗方法、包裝、儲運等通用技術要求進行了統一規定，這是對海洋站水文氣象觀測儀器設備的檢驗、測試和評估方法進行規范，推進海洋觀測儀器設備的標準化。

（3）海洋觀測儀器設備大多安裝在岸邊、海島和平臺等地，須長期、連續、自動地觀測海洋水文氣象等要素，其穩定性至關重要。氣象部門為確保自動觀測系統穩定、連續運行，至今還保留著人工與自動觀測系統并同時運行，新型海洋觀測儀器設備要在惡劣環境、復雜海況下運行試驗成熟、可靠后，方能投入業務化運行。

3．3 人力資源專業化

自動化觀測雖然避免了觀測數據人工觀測主觀性帶來的誤差，但觀測員仍然是觀測數據準確性的主體。因此，實現觀測隊伍專業化，是保證觀測數據準確性的根本策略。

（1）加強道德素質教育。要經常性地開展職業道德教育，培養觀測員樹立對海洋事業高度負責的精神，堅持實事求是，嚴格執行規范規定和崗位責任制，做到敬業愛崗、勇于奉獻、安于清貧。其次，觀測員要有一定的專業素質，除了掌握海洋水文氣象觀測基本的操作技能外，還必須具備一定的海洋學、氣象學等，隨著觀測手段的不斷改進、計算機應用于編發報和報表的制作，這就要求觀測員還必須掌握計算機應用、通信等多門技術。

（2）實行持證上崗制度。為全面貫徹實施《海洋觀測預報管理條例》，確保海洋觀測數據質量的可靠有效，國家海洋局制定了《海洋站（點）觀測業務運行管理規定》等配套制度，建立了海洋觀測員持證上崗等制度。近期，東海分局對東海區從事海洋觀測崗位的人員分3 批進行系統技能培訓，培訓內容涵蓋海洋觀測與業務管理、氣象學與海洋學基礎知識、海洋觀測系統及其運行維護以及數據通信與常見故障分析等方面知識，對觀測員進行了全面、系統、基礎的培訓，達到了目的。各中心站還應定期舉辦了觀測預報業務基礎業務培訓。

（3）推進在職學歷教育。要加大在職觀測員培養力度，積極推進在職學歷教育，鼓勵圍繞崗位需求參加在職學歷教育，引導學為所用，是提高觀測員素質的基本途徑之一。東海分局和中國海洋大學、上海海洋大學聯合舉辦了在職海洋專業的大專、本科、碩士研究生學歷教育，學有所成，學有所用，都成為海洋站觀測崗位的業務骨干技術力量。

（4）加強崗位技能培訓。重點開展觀測基礎知識培訓、崗位新技能、新設備使用與維護等方面培訓，提升基層觀測隊伍整體素質，組織開展崗位技能培訓和崗位技術能評比，通過針對性的技能競賽促進人員崗位提高。

3．4 運行管理制度化

觀測業務運行管理需要規章制度的約束，有章可循，才能保證觀測數據的準確性。可見，規章制度執行的“嚴與松”直接影響觀測數據準確性。為確保海洋站觀測工作保質保量開展，國家海洋局先后頒發了《海洋站測報工作規章制度》等，針對自動觀測系統運行又下發了《海洋觀測儀器設備運行維護責任制度》《海洋站（點）觀測業務運行管理規定》《海洋站（點）觀測業務檢查考核辦法》3份試行的臺站觀測業務管理文件，期間各中心站結合實際情況，也制定了業務講評、業務學習、集體觀測、儀器檢查、值班監控等一系列制度，所以，要確保觀測數據準確性，首先要堅持并嚴格規章制度的執行，嚴格按照標準、規范、規程及業務技術規定開展海洋觀測工作，同時要通過各項規章制度的落實，切實提高觀測資料質量，如通過舉行業務講評會和質量控制分析會，觀測人員可以提出各自的意見和看法，分析影響觀測質量問題，把工作中較常遇到的疑難問題拿出來大家討論，集體解決，這也是積累經驗，控制資料質量的好方法。其次，中心站要加強對海洋站規章制度執行的監督檢查，強化業務檢查和質量分析，認真檢查規章制度執行情況，嚴格業務質量考核，保證觀測質量的真實性，杜絕考核不嚴和瞞報、少報錯情的現象，及時消除各種隱患，杜絕人為重大差錯。

3．5 質量控制多樣化

質量控制是確保觀測數據準確性的方法，科學地實施質量控制是海洋站觀測數據準確性的有效措施，其主要對策有：

（1）實行觀測數據三級審核制度。觀測業務規章制度明確規定，當日觀測數據實行二級質量控制，即除值班員記錄外，須經接班員校對；當月觀測報表實行三級質量控制，即初審、校對、預審，同時還建立了質量考核、評比及獎懲機制。根據海洋站觀測業務管理規定及質量管理體系文件要求，必須嚴格對所有觀測數據實行三級審核。

（2）建立質量控制考核與獎懲機制。質量考核與獎懲的目的在于調動觀測者搞好觀測數據準確性的積極性和自覺性，所以必須堅持實事求是的科學態度，制定質量控制考核內容與方法、獎懲制度與標準，統計質量控制錯情，明確質量控制響應時間，對值班監控、巡視檢查、維護保養、故障處理、質控錯情等進行統計、通報，以促進了觀測數據準確性提高。

（3）探索實時數據質控研究與應用。實時數據是自動采集的，是海洋預報等必不可少的基礎資料，包括分鐘級數據、小時級數據和日極值數據等不同時間尺度，單單依靠人工值班監控判斷其數據準確性是遠遠不夠的。如果在自動觀測中實時數據存在錯誤、疑義而沒有及時發現，將會對海洋預報的準確性產生極大影響。因此，要積極探索實時觀測數據質量控制方法的研究與應用，如可采取多種手段，在海洋站層面要注重采用人工經驗等方法實施基本質量控制，在中心站層面通過軟件采用格式檢查、缺測檢查、極值檢查、時間一致性檢查、空間一致性檢查、內部一致性檢查、綜合判斷檢查等實現自動質量控制，同時注重儀器設備尤其是傳感器失效、長期漂移等的質量評估［2］。

4 結束語

2012年頒布實施的《海洋觀測預報管理條例》明確規定：“從事海洋觀測活動的單位應當建立質量保證體系和計量管理體系，加強對海洋觀測資料獲取和傳輸的質量控制，保證海洋觀測資料的真實性、準確性和完整性。”如何提高海洋站觀測數據準確性，在海洋站觀測工作中，從頂層設計管理到基層海洋站一線觀測，要不斷強化觀測設施規范化建設、儀器設備標準化管理、人力資源專業化建設、運行管理制度化操作、質量控制多樣化的現代觀測數據準確性科學理念，加強觀測業務管理，嚴格數據質量控制，努力提高我國海洋觀測數據的準確性。

［1］國家海洋局海洋站圖集 國家海洋局，2014．

［2］國家海洋局．GB／T 14914－2006 海濱觀測規范［S］．北京：中國標準出版社，2006．