MDOS在氣象資料業務中的應用

侯靈　楊玉紅　喬文文

摘要：自2014年5月氣象資料業務系統（MDOS）開始試運行以來，MDOS在廣東省常規觀測實時數據解碼入庫、數據監控、數據質量控制及數據服務等方面發揮了巨大作用。該文首先通過對氣象資料業務系統及其與省級綜合氣象信息共享平臺業務聯系的介紹，闡述了氣象資料業務系統在省級氣象信息業務中的位置及作用。此外，經過近五年業務工作經驗累積，作者總結了臺站級操作方法及相關操作技巧，歸納了目前系統存在的問題，并為臺站日常操作提出了一些操作建議。

關鍵詞：MDOS;CIMISS;操作方法;操作建議

中圖分類號：TP311 ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）15-0255-03

? ? 隨著氣象業務量級的增長、氣象現代化的不斷推進，各氣象業務系統及數值預報模式業務對氣象資料質量的要求越來越高，而傳統氣象資料質量控制體系因存在歷史與實時資料業務脫節（歷史資料質量高但時效性差，實時資料質量未經過系統質量控制）、各氣象資料業務平臺的數據處理流程缺乏統一標準導致數據不一致、數據質量控制方法標準各異等問題，無法滿足氣象業務現代化發展的需求。建立集質量控制、加工處理、存儲分發、服務于一體的現代氣象資料質控系統，實現實時和歷史資料一體化處理與管理，滿足現代氣象業務對氣象資料完整性、時效性和高質量方面的需求[1-2]，迫在眉睫。

1 氣象資料業務系統在廣東省運行情況簡介

在前人對歷史和實時觀測資料的質量控制方法研究的基礎上[3-5]，2011年3月中國氣象局開始實施開展實時歷史氣象資料一體化業務的業務實驗，研發了氣象資料業務系統（Meteorological Data Operational System，簡稱MDOS），該系統是一個集數據傳輸監控、質控信息處理與查詢反饋、基礎信息管理、信息報警、產品制作與數據服務、元數據處理、系統管理為一體，以省級數據監控、處理與查詢為核心，涵蓋臺站處理與反饋，銜接國家級處理與查詢的綜合性氣象資料業務平臺。MDOS 的運行實現了歷史資料和實時資料一體化流程，有效提高了氣象資料的完整性、時效性和一致性。

2014年 5月20 日廣東省氣象探測數據中心順利完成 MDOS 平臺系統安裝、部署等工作，正式開展氣象資料業務系統的業務試運行，2015 年7 月1日投入業務運行。至2018年12月初為止，平臺已升級至V2.1.1版本，在廣東省級及臺站級整體運行穩定，實時監控、質量控制、疑誤數據處理、元數據管理、地面報表（A、J、Y文件）的制作及上傳國家級數據中心、數據共享及服務等工作開展順利。

MDOS V2.0版本之后的系統是將之前運行在Windows Server + SQL Server 環境下的系統移植到Linux + Oracle 環境下。目前，經MDOS操作平臺進行質量控制處理數據類型包括小時數據、分鐘數據、小時輻射數據、日數據、日照數據、小時土壤水分數據、酸雨數據、高空規定層數據、高空秒級數據等9類基本氣象數據和臺站元數據信息。

MDOS實現了臺站、省、國家三級資料同步，經統計發現，廣東省實時要素自動上傳數據可用時效為1～5分鐘，省級人工觀測干預處理可用時效為3～5分鐘，信息反饋處理時效為2～24小時，歷史資料的可用時效由2～3月提高到現在的1～2天。經過 MDOS 質控后數據可在天氣檢測、短臨預警預報、中尺度分析、定量降水估測和預報、災害性天氣精細化落區等業務中得到應用以提高災害性天氣預報的精細化和準確率[6]。

2 MDOS在省級數據流程中的地位及作用

目前，廣東省地面常規觀測氣象資料采用四級質控流程：觀測系統質控是指數據在觀測采集端通過多傳感器互備、多套觀測數據互校對比、臺站觀測員人工檢查等方法進行的質量控制;傳輸系統質控也稱為數據次級質控，是指當數據通過FTP協議傳輸到省級后對數據格式、文件名及數據重復性等進行質量控制，并進行快速質控檢查;人機交互質控也叫數據自動質控，是指數據在入庫時利用MDOS對氣象數據進行質量控制與疑誤反饋，通過人機交互確定疑誤信息;而業務應用層面的質控是指用戶在使用氣象數據時針對自身業務需要進行的質量控制。

臺站觀測采集的各類常規地面觀測資料，經臺站測報軟件形成文件或數據流，通過FTP或流傳輸實時傳送到省級綜合氣象信息共享平臺（China Integrated Meteorological Information Service System，簡稱CIMISS），CIMISS的總體架構主要包括數據收集與分發系統（CTS）、數據加工處理（DPC）、業務監控系統（MCP）和數據存儲管理系統（SOD）四個子系統。其中CTS負責數據收集、快速質量控制、數據傳輸和數據分發，由圖2可知，CTS接收臺站上傳的原始報文后，對文件進行快速質量控制，隨后將原始文件及經快速質控的文件分別分發給國家級CIMISS、省級歸檔服務器及省級數據加工處理系統（DPC），DPC對報文進行解碼后，通過CIMISS簡約入庫程序一路將數據入庫到CIMISS 基礎庫，另一路將數據入庫到MDOS原始庫及支撐庫，同時MDOS內的三級質控啟動，MDOS質控后的更正信息，會通過消息更正文件的形式發送給DPC，DPC會將更正信息再次入庫到CIMISS 基礎庫，對初始入庫的數據進行訂正。

MDOS與CIMISS實現對接，主要體現在兩個方面：1）MDOS操作系統界面顯示的統計要素統計值均為國家級數據中心進行質控融合統計之后統一下發到各省的SOD庫表中的數據，MDOS使用 SOD中相關日統計值;2）CIMISS 在數據處理方面與MDOS系統進行雙向交互，實時保證數據的準確性、一致性和完整性。

3 MDOS操作技巧

MDOS操作平臺有八類用戶，分別為省級管理員、省級監控員、省級數據處理員、臺站管理員、臺站監控員、臺站數據處理員、第三方用戶、系統管理員。各類用戶權限不同，管理員可根據用戶操作需要開設不同權限的用戶。MDOS操作包括省級操作和臺站級操作，臺站級操作主要包括數據完整性監控、質控疑誤信息反饋、元數據登記、掛載及解除黑名單四個方面。本文重點結合MDOS省級值班員的相關操作介紹臺站級操作中關于更正報及數據聯動修改的相關方法和技巧。

3.1 保證數據完整性

MDOS操作平臺首頁即為數據接收與上傳監控界面，臺站及省級工作人員從監控界面可以查看需要進行質控的各類數據的入庫率，入庫率為100%表示所有應入庫文件都已經成功入庫，若省級值班員通過MDOS數據接收與監控界面發現，某個資料某時間段入庫率為0，表示全省所有臺站的該類資料都沒有入庫，解決辦法有兩種：一是檢查CTS傳輸、分發程序，二是檢查DPC中部署的MDOS入庫程序是否出現了積壓，此類問題臺站可以不予理會。

若某個時次的數據文件通過臺站的發報軟件顯示發送成功，但是MDOS里一直沒有見到數據更新，是因為CTS在接收到文件后，會在CTS內置數據庫中記錄接收到的文件名，若48小時內再次接收到相同的文件名，CTS質控程序會把后一份文件當成垃圾文件丟掉，而不會再分發。此類問題有兩種解決辦法：1）聯系MDOS省級運維人員，將CTS 數據庫中的日志清除;2）在更正文件名上添加不同的更正標識。

鑒于更正報對文件完整性及疑誤數據質量訂正的作用，更正報成為MDOS系統操作中重要部分。但是，各資料種類文件更正報發報格式及MDOS對其采納時效都不同，本文接下來重點介紹更正報相關內容。

1）更正報發報格式

更正報報文的格式一般是由測報軟件自動形成的，不需要人為修改，但是由于可以多次編發更正報，當更正報發送次數較多且某些更正報未發送成功時，則需要臺站手動更改更正報報文。國家站分鐘文件、日照文件、日數據文件和輻射小時文件，只需要添加或者修改文件名中相應的CC[X]即可。而國家站地面小時數據的更正報除了需要修改文件名中的CC[X] ，還要打開文件，將第一行臺站參數的最后一個字段改成相應的更正標識。

分鐘降水數據缺測或錯誤的話，應該發送小時數據文件更正報進行數據更正，其他分鐘要素缺測或錯誤的話，應發分鐘文件（MZ文件）更正。

2）MDOS對更正報的采納

目前，除酸雨外，MDOS質控的其他種類數據都可發更正報，CIMISS能收到的數據更正報文件的時效是100天，若觀測時間在發報時間100天之后，CTS格式檢查會進行判斷，將其視為垃圾文件丟棄。與觀測時間相比，MDOS中分鐘、輻射更正報數據是實時自動采納，小時數據超過24小時、日、日照數據超過36小時，需要省局值班員進行人工干預確認，更正數據才能入庫。臺站發完更正報，在發送操作無誤的情況下，需等省級值班員干預完成后才能查詢更正報入庫情況。

在一定的時效內，MDOS接收到更正報后會與原始數據進行對比，質控碼和數值有變更時直接改MDOS支撐表，同時發送消息更新CIMISS數據表;在時效之外，質控碼和值有變更時需要人工干預，干預通過后修改MDOS支撐表，然后發送消息更新CIMISS數據表。

3.2 疑誤信息反饋

3.2.1 被動反饋

MDOS中省級值班員可以通過質控信息處理界面中的省級處理與查詢反饋頁面，將MDOS各級質量控制所檢查出來的疑誤數據信息交給到各臺站，臺站值班員在接收到省級查詢的疑誤數據后，可以通過原始數據無誤、數據錯誤、數據修改等操作，完成對疑誤數據的處理與反饋，這個過程我們稱之為被動反饋。

被動反饋分兩種情況：一是臺站值班手機在接收到MDOS疑誤信息后，實時登錄MDOS操作平臺反饋。接到疑誤短信后，臺站值班員應先核對疑誤數據值，檢查相應觀測儀器，查明可能引起出現錯誤數據的原因，并及時進行相關數據處理和觀測儀器維護等工作;二是守班期間每隔3個小時對MDOS系統進行定時檢查，一旦發現疑誤信息，及時處理。目前廣東省考核規定臺站在收到疑誤信息12小時之內通過MDOS操作平臺完成反饋，守班時段、應急響應期間，接收到疑誤信息短信或電話后1小時內進行反饋。

3.2.2主動反饋

臺站值班人員在日常數據維護及月報審核時，若發現數據問題，可以通過MDOS數據查詢與質疑界面、發更正報及通知省級值班員通過任意數據修改界面修改疑誤數據等方式進行主動反饋。

在MDOS操作時，不管是通過省級處理與查詢反饋、任意數據修改、數據查詢與質疑還是通過更正報進行數據更改，都會引發相關要素關聯修改，關聯修改要素及關聯修改條件如表1所示，系統于當日21：30點會啟動日回歸質控對修改后的數據及其相關聯數據重新進行質量控制，若臺站更改有誤或者更改導致關聯要素矛盾，則MDOS質控會再次提出疑誤信息，直到數據正確為止。需要注意的是，目前降水量相關要素引起的相關聯數據的自改，不需要人工觸發，但是因為數據量較大，沒有實時處理，目前設置為每半小時自動修改一次。

3.2.3 MDOS數據錄入規則

版本升級至V2.1以后，MDOS及臺站測報軟件中數據錄入規則都發生了一些變化，氣溫、氣壓、變溫、變壓、云量、降水、風速、雪深、雪壓要素在MDOS V2.1以后的版本中均按照原值輸入，不再像之前的版本將實際值擴大十倍輸入;相對濕度、風向、凍土、電線積冰、冰雹直徑要素仍然保持原值輸入;人工能見度、自動觀測能見度要素以米為單位的進行錄入。

臺站測報軟件有數據錄入規則也有相應變化，當小時降水量為微量時，臺站不能在測報軟件小時降水量欄輸入‘0，此時小時降水量應為空，而6小時、12小時、24小時統計降水量內輸入‘0.0，否則MDOS對小時降水量進行質控的時候會判定降水量不合法。此外，臺站測報軟件錄入的夜間天氣現象結束的時候無逗號，而通過MDOS數據查詢與質疑界面輸入的時候需要在夜間天氣現象結束的時候輸入逗號。

3.3 黑名單掛載及解除

某個要素連續48小時及以上時次出現疑誤或錯誤，臺站值班員要及時對要素進行確認，若數據錯誤需缺測，應通知省級值班員將其加入黑名單，以免MDOS自動質控一直產生疑誤信息，同時盡快維修或維護儀器;待數據正常時，要通知省級值班員解除黑名單。

4 MDOS系統存在的問題及使用建議

從2014年5月20日系統開始試運行至今，MDOS功能不斷完善，質控能力大幅提高，但是有一些系統問題，至今沒有得到很好的解決，導致臺站級及省級在對系統進行操作的時候，遇到一些麻煩，現將平時值班中遇到的系統問題，一一歸納與全省測報人員分享，希望能對臺站用戶操作MDOS提供一些幫助：

1）滾動條及提示信息及時性問題

因為頻繁的刷新會造成系統的資源消耗過大，操作平臺滾動條使用定時刷新的形式，目前是每5分鐘刷新一次，所以會有些延遲;提示信息模塊有時會因為系統問題導致緩存的提示信息讀不到而一直提示已經處理過的疑誤信息。

2）臺站元數據更新同步問題

臺站通過元數據信息界面修改了數據，且通過界面查詢數據正確，但是利用系統制作的月報或年報產品中相關數據仍是錯誤的，這主要是因為元數據信息界面使用的數據庫表和制作報文使用的數據庫表不是同一個表，二者之間時常沒有及時同步。

3）找不到未處理疑誤信息問題

針對滾動條有提示但臺站用戶遍尋不到疑誤信息的問題，首先建議臺站使用谷歌瀏覽器登錄MDOS，在使用MDOS操作平臺處理完問題以后，一定要退出系統，關閉瀏覽器的時候設置清除瀏覽器緩存;其次可以首先通過省級處理與查詢反饋確定臺站類別、數據類型及疑誤信息出現時間，然后通過臺站處理與反饋逐個設置查看。

5 結束語

從2015年7月正式運行至今，MDOS基本實現了廣東省常規地面觀測數據實時滾動質量控制、疑誤數據快速處理、臺站元數據管理和產品實時滾動生成，實現了臺站、省、國家三級資料同步，將歷史資料的可用時效由以前的2～3月提高到1～2天，大大提高了歷史數據的可用性。目前，隨著氣象現代化工作的不斷推進，氣象觀測資料格式不斷變更、資料種類的不斷增多，MDOS也在不斷升級，相信未來MDOS會在資料質量控制、產品服務等方面發揮更大的作用。

參考文獻：

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[3] 王海軍，楊志彪，楊代才等.自動氣象站試試資料自動質量控制方法及其應用[J].氣象，2007，33（10）：102-109.

[4] 任芝花，趙平，張強，等.適用于全國自動站小時降水資料的質量控制方法[J].氣象，2010，36（7）：123-132.

[5] 王新華，羅思維，劉小寧，等.國家級地面自動站A文件質量控制方法及軟件開發[J].氣象，2006，32（3）：107-112.

[6] 孫娟.基于MDOS的上海地面氣象數據質量分析與評估[J].第33屆中國氣象學會年會S20氣象信息化-業務實踐與技術應用，2016（11）.

【通聯編輯：代影】