雨量遙測數(shù)據(jù)的分析與應用

史向前

(遼寧省丹東水文局，遼寧 丹東 118000)

雨量遙測數(shù)據(jù)的分析與應用

史向前

(遼寧省丹東水文局，遼寧 丹東 118000)

本文選取了丹東地區(qū)28個雨量站2013年5～9月的遙測與自計降水同步觀測資料。采用斯米爾諾夫檢驗法檢驗資料的一致性,利用標準差σ檢驗資料的可靠性及代表性,以傳統(tǒng)的虹吸式自計雨量計觀測的降水資料為標準,通過遙測與自計的日量、月量、極值、場量的對比分析,來論證遙測降水資料替代自計降水資料進行資料整編與刊印的可行性。

遙測;自計;降水;對比分析

雨量遙測技術最早應用于雨水情自動測報系統(tǒng)中。隨著雨量遙測終端的降水數(shù)據(jù)采集、存儲及遠程轉發(fā)功能的不斷完善，其反應速度快，便于管理等優(yōu)點日益突顯出來。遙測雨量站采取無人駐守、自動觀測的方式，更便于管理與維護，同時也大大降低了觀測費用。但受儀器性能、觀測精度的限制，其降水數(shù)據(jù)能否滿足降水資料整編與刊印的要求，有待于對比分析論證。

1 丹東地區(qū)雨量遙測系統(tǒng)應用概況

丹東地區(qū)雨量遙測系統(tǒng)最早建于2006年，后經幾年的不斷擴建，現(xiàn)已增至157處雨量遙測站點，基本實現(xiàn)了與48個國家基本雨量站同步觀測。站網密度達到了《水文站網規(guī)劃技術導則》SL 34-92中規(guī)定的300km2/站的分布密度，大大提高了資料的代表性［1］。雨量遙測系統(tǒng)采用分辨率為0.5m m的J D Z 05-1型翻斗式雨量計與Y A C 9900遙測終端機相配套，實現(xiàn)了雨量自動采集存儲，通過 G SM網絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動轉發(fā)，在雨情的監(jiān)測預測中起著重要作用［2，3］。

2 資料的收集與整理

本次分析選取的是丹東地區(qū)2013年28個遙測和自計雨量站同步觀測資料。因受北方天氣的限制，冬季遙測系統(tǒng)無法觀測，故本次只做了5～9月降水的統(tǒng)計分析。在對比分析之前，應對觀測資料的可靠性、代表性及一致性進行檢驗。

2.1 資料一致性檢驗

由于觀測原理、設備的不同，需對遙測與自計觀測到的數(shù)據(jù)一致性以及能否將它們看作來自同一總體的2個樣本加以分析。檢驗一致性的方法很多，本次采用斯米爾諾夫檢驗法［4］。

假設遙測與自計觀測資料來自同一總體，其經驗分布函數(shù)分別為 Fn1(x)、Fn2(x)，與總體具有相同分布，即假設H0:Fn1(x)=Fn2(x)，構造統(tǒng)計量:

則接受原假設，即遙測與自計資料來自同一總體;反之則拒絕原假設，遙測與自計資料分布不相同，從側面說明了遙測與自計觀測到的數(shù)據(jù)無論在量上，還是在日期對應上都有較大的差異。

按斯米爾諾夫檢驗法對每站的遙測和自計日降水量數(shù)據(jù)按距組10mm進行分組，統(tǒng)計計算其經驗頻率，再求出2者之差的絕對值，并篩選出最大偏離值 Dn1，n2(計算過程略)。經統(tǒng)計計算(結果見表1)，大安平河站最大偏離值 Dn1，n2為0.31，其值大于 λα/n0.5(顯著性水平 α= 0.05)，說明該站遙測與自計日降水量數(shù)據(jù)系列分布不一致，2者存在較大差異。原因是遙測系統(tǒng)故障導致遙測與自計日降水量日期不對應，降水天數(shù)相差較多，故該站的原始數(shù)據(jù)不作分析資料使用。

表1 不同灌水下限對作物生長影響的綜合評價指標體系

2.2 資料可靠性、代表性檢驗

經一致性檢驗后的資料，觀測的精度有高有低，誤差有大有小。資料的可靠性及代表性與精度、誤差有直接的關系。精度越高，相對誤差總體偏離越小，資料的可靠性及代表性就越好。

根據(jù)《降水量觀測規(guī)范》SL-90第3.1.5條規(guī)定，儀器分辨率為0.5m m的量測精度:降水量≤12.5m m，絕對誤差不超過 ±0.5m m;降水量 ＞12.5m m，相對誤差不超過±4%［5］。由于遙測系統(tǒng)中，翻斗雨量計的量測精度為0.5m m，對于小于0.5m m的降雨，遙測系統(tǒng)計量有可能會發(fā)生延遲，導致遙測與自計個別的日降水量會出現(xiàn)相互不對應的問題。為了本次降水數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的需要，對原始數(shù)據(jù)作了如下處理:日降水量≤0.5m m的遙測和自計數(shù)據(jù)，予以剔除，不作統(tǒng)計。

標準差:

式中:P—遙測與自計日降水量的相對誤差。

本次分析利用式(2)作為判別觀測精度高低，相對誤差總體偏離大小的標準。根據(jù)自計日降水量樣本，經頻率分析計算，0.5～12.5m m之間的日雨量出現(xiàn)的平均概率為58.1%，最大相對誤差不應超過83.3%;大于12.5m m的日雨量出現(xiàn)的平均概率為41.9%，相對誤差不應超過4%。由此推導出標準差σ的允許上限為63.5%。求出各站每日的遙測與自計降水量相對誤差，代入式(2)計算出標準差σ，σ值越小，觀測的精度越高。若σ＞σ允，說明觀測精度較低，數(shù)據(jù)中存在較大粗差，應分析原因，謹慎使用。對28個雨量站相對誤差標準差σ的計算結果見表1。從計算結果來看，蒲石河站、大安平河站、潘家站、利民站、陳家堡子站、丹東站、沙子溝站、翟家堡子站計算出來的σ值遠大于σ允，在計算過程中發(fā)現(xiàn)遙測與自計降水數(shù)據(jù)同期相差很大。經查，這幾個站的遙測與自計的觀測筒位置相距較遠，且器口距離地面的高度不同，其觀測資料可靠性、代表性較差，不能作為分析資料使用。

3 日降水量、月降水量、降水量極值、場降水量的對比分析

對篩選出的20個代表站，按照《降水量觀測規(guī)范》SL-90規(guī)定的降水量量測精度要求，分析統(tǒng)計遙測與自計的日降水量誤差、月降水量誤差(5、6、7、8、9月)、場降水量誤差(7月1日和7月18～20日)、降水量極值誤差(10、20、30、45、60、90、120、180、240、360、540、720、1440m i n)滿足量測精度的合格率。參照《水文情報預報規(guī)范》GB/T 22482-2008中洪水預報精度評定方法，認為合格率達到70%以上可滿足降水資料整編刊印的要求。［6］從表2的統(tǒng)計結果來看，除拉古哨站和大洼站合格率較低外，其余18個站基本接近或達到70%的合格率標準。也可說明遙測系統(tǒng)觀測的降水量與自計雨量計觀測的降水量相差不大，基本滿足了用遙測降水資料替代自計降水資料整編與刊印的要求。

4 結論

通過對丹東地區(qū)28個雨量站的遙測降水觀測數(shù)據(jù)和自計降水觀測數(shù)據(jù)的篩選整理與對比分析，論證了用遙測數(shù)據(jù)替代自計數(shù)據(jù)進行整編刊印的可行性。但在分析的過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，例如當降水量小于0.5m m時，雨量遙測系統(tǒng)觀測可能會發(fā)生漏測或延遲記錄的現(xiàn)象，致使降雨日期與實際不符，對此應加強站點維護與管 理，督促設備看護員密切注意天氣變化，做好記錄。也應分析建立與鄰近站降水量的相關關系，解決因儀器故障降水量需要插補的問題。

P 332.1

B

1008-1305(2016)05-0013-02

10.3969/j.issn.1008-1305.2016.05.006

2015-10-02

史向前(1979年—)，男，工程師。