海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量計(jì)算機(jī)控制方法研究

楊堅(jiān) 孫興年 劉田田

摘要：隨著我國海洋監(jiān)測事業(yè)的快速發(fā)展，海洋監(jiān)測項(xiàng)目的種類越來越多，監(jiān)測技術(shù)水平明顯提高，監(jiān)測數(shù)據(jù)資源也不斷增加。該文從探討數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法和監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量控制系統(tǒng)出發(fā)，簡要介紹海洋環(huán)境數(shù)據(jù)質(zhì)量的計(jì)算機(jī)控制;繼而利用兩種計(jì)算機(jī)控制方法對數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行根本性的改進(jìn)，以提高中國海洋環(huán)境監(jiān)測服務(wù)的數(shù)據(jù)質(zhì)量，并提升中國海洋環(huán)境監(jiān)測服務(wù)業(yè)在國際市場上的整體競爭力。

關(guān)鍵詞：海洋環(huán)境;監(jiān)測;數(shù)據(jù);質(zhì)量;控制

中圖分類號(hào)：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）30-0007-02

1概述

1.1海洋監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量要求

海洋監(jiān)測數(shù)據(jù)決定監(jiān)測工作計(jì)劃實(shí)施的質(zhì)量。為提高海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的質(zhì)量，必須保證監(jiān)測數(shù)據(jù)滿足以下要求：一是精度和精密度。準(zhǔn)確度要求監(jiān)測結(jié)果與真實(shí)值保持一致。該指標(biāo)能有效反映監(jiān)測系統(tǒng)中是否存在誤差及誤差大小。是保證監(jiān)測結(jié)果可靠性的重要保障。精度是多個(gè)測量結(jié)果視差的具體體現(xiàn)。它主要反映分析方法或監(jiān)測系統(tǒng)的測試過程中是否存在誤差以及誤差大小。其次，完整性能夠有效地反映海洋監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效性。完整性可以反映監(jiān)控操作是否按照相關(guān)要求進(jìn)行。只有獲得完整、連續(xù)、有效的監(jiān)測數(shù)據(jù)，才能滿足監(jiān)測期望的實(shí)際需求。為了明確監(jiān)測數(shù)據(jù)是否完整，通常可以判斷監(jiān)測方案是否完整，監(jiān)測頻率是否滿足實(shí)際需要，是否存在漏報(bào)監(jiān)測。第三，具有代表性和可比性。海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)種類繁多，質(zhì)量評價(jià)內(nèi)容不僅要具有嚴(yán)密性、準(zhǔn)確性和完整性，還要具有代表性和可比性，以滿足多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際需要。

1.2海洋監(jiān)測數(shù)據(jù)的內(nèi)容

為適應(yīng)復(fù)雜海洋環(huán)境的實(shí)際需要，我國綜合運(yùn)用了多種有效的監(jiān)測手段。海洋監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)，結(jié)合多種質(zhì)量控制手段的實(shí)際特點(diǎn)，充分體現(xiàn)了海洋環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測指標(biāo)對精度和嚴(yán)密性的要求。因此，質(zhì)量評價(jià)的主要內(nèi)容可以定義為：數(shù)據(jù)的完整性、合理性和代表性。數(shù)據(jù)完整性是根據(jù)實(shí)際的監(jiān)控需求，在任務(wù)設(shè)定目標(biāo)的前提下進(jìn)行評估的。數(shù)據(jù)的合理性和代表性要求明確海洋環(huán)境的實(shí)際特征，綜合運(yùn)用各種有效的監(jiān)測方法，判斷監(jiān)測數(shù)據(jù)是否符合海洋環(huán)境的實(shí)際特征和實(shí)際需求，并滿足環(huán)境的變化需求。

2海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量的重要性

海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量對于海洋環(huán)境“數(shù)字化”乃至海洋科學(xué)的研究和海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，都具有十分重要的意義。首先，海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)海洋環(huán)境“數(shù)字化”的重要基礎(chǔ)，其質(zhì)量好壞則成為海洋環(huán)境“數(shù)字化”的重要保障。其次，海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量直接影響海洋環(huán)境管理決策的科學(xué)性。海洋環(huán)境監(jiān)測部門必須高度重視數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，在向相關(guān)部門提供監(jiān)測數(shù)據(jù)之前必須檢查數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠性。

3海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量計(jì)算機(jī)控制方法

3.1計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測模型

遠(yuǎn)程控制傳輸系統(tǒng)軟件是海洋環(huán)境多媒體網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制傳輸系統(tǒng)的核心。該軟件的基本原理是將海洋環(huán)境監(jiān)測站的主要監(jiān)測計(jì)算機(jī)通過通信網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)連接到遠(yuǎn)程監(jiān)測計(jì)算機(jī)上，檢測海洋環(huán)境監(jiān)測站控制的各監(jiān)測點(diǎn)的物理參數(shù)變化。計(jì)算機(jī)在海洋環(huán)境領(lǐng)域中實(shí)時(shí)利用遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件，在主機(jī)上執(zhí)行遠(yuǎn)程應(yīng)用程序或遠(yuǎn)程打印。另外，在海洋環(huán)境中，在主機(jī)中遠(yuǎn)程雙向傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)，達(dá)到調(diào)用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的目的也是可行的。遠(yuǎn)程監(jiān)測與傳輸技術(shù)基于自動(dòng)化技術(shù)、多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)，融合海洋環(huán)境中突發(fā)性石油污染和固體廢物監(jiān)測與預(yù)測技術(shù)，是一種現(xiàn)代化的寬范圍、多點(diǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控傳輸系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境，遠(yuǎn)程控制環(huán)境監(jiān)測站的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。在海洋環(huán)境領(lǐng)域，也可以利用遠(yuǎn)程監(jiān)測計(jì)算機(jī)對所有監(jiān)測點(diǎn)的物理參數(shù)變化進(jìn)行監(jiān)測。海洋環(huán)境發(fā)生重大變化時(shí)，行政主管部門、決策部門和有關(guān)專家可以隨時(shí)對各監(jiān)測點(diǎn)的物理參數(shù)進(jìn)行檢查。然后，開發(fā)相應(yīng)的解決方案，通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)反饋給監(jiān)測點(diǎn)，為建立海洋環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)和環(huán)境監(jiān)測管理部門、決策部門以及對某遠(yuǎn)程環(huán)境領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)研究的專家提供重要的技術(shù)支持。

3.2數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法

長期以來，我國海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量的計(jì)算機(jī)控制一直以人工為基礎(chǔ)。通常情況下，操作人員經(jīng)過數(shù)據(jù)審核，完成數(shù)據(jù)質(zhì)量控制。但人工控制時(shí)間長，最終審核效果差，難以很好地控制海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)、科技的發(fā)展，我國將人工監(jiān)測與計(jì)算機(jī)控制相結(jié)合，形成了以計(jì)算機(jī)控制為基礎(chǔ)、以人工控制為輔助的方法，從而全面提高了海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的控制效果。兩種常見的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法如下所示。

3.2.1基于海洋要素正常值范圍進(jìn)行控制

海洋環(huán)境監(jiān)測專家的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)表明：在確定各海洋要素的正常值范圍后，可以與監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，明確監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精度。如果監(jiān)測過程中獲得的數(shù)據(jù)超出范圍或不在范圍內(nèi)，則該數(shù)據(jù)絕對是一個(gè)不正確的值。

3.2.2基于海洋要素之間關(guān)系進(jìn)行控制

海洋環(huán)境監(jiān)測過程中各要素之間存在必然聯(lián)系，這種聯(lián)系是海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量計(jì)算機(jī)控制的主要依據(jù)之一。因此，監(jiān)測人員應(yīng)根據(jù)海洋要素之間的規(guī)律性和連通性來判斷監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性。首先，要利用要素之間不同的關(guān)系形式進(jìn)行考察。總有機(jī)氮（TON）和總礦質(zhì)氮（TIN）構(gòu)成總氮（TN），主要包括NH4-N和N03N。在我國，當(dāng)前一些統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，P04-P的濃度明顯低于TP。

其次，監(jiān)測人員還可以通過明確同一物質(zhì)監(jiān)測要素之間的關(guān)系，來檢驗(yàn)海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制效果。通過水分解實(shí)驗(yàn)可以了解到，要確定水體污染程度，首先要了解水體中CODCr、CODMn和BOD5的實(shí)際含量。普通水中的一些有機(jī)物在CODMn中很難被氧化，而不能被CODMn氧化的物質(zhì)通常在CODCr中參與氧化反應(yīng)。由此可見，水中CODCr的含量肯定大于CODMn的含量。

最后，監(jiān)測人員還可以根據(jù)海洋要素之間的時(shí)間關(guān)系，對計(jì)算機(jī)控制海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量的結(jié)果進(jìn)行控制。如果采用海洋元素間的時(shí)間關(guān)系進(jìn)行控制，則要求監(jiān)測人員在不同時(shí)間監(jiān)測同一監(jiān)測點(diǎn)同一元素的濃度，根據(jù)濃度的變化來判斷監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.3監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

除了研究上述海洋環(huán)境質(zhì)量控制的內(nèi)容和質(zhì)量控制方法外，還必須結(jié)合我國海洋環(huán)境監(jiān)測的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)一套有效的監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量控制體系。監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)基于以下幾個(gè)方面。

3.3.1系統(tǒng)框架與環(huán)境

系統(tǒng)將綜合利用客戶端和服務(wù)器結(jié)構(gòu)，采用DELPHI語言完成軟件開發(fā)。此外，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)綜合利用超級地圖對象的相關(guān)組件來完成數(shù)據(jù)質(zhì)量分析和檢驗(yàn)。數(shù)據(jù)庫方面，一般采用ORCALE10g。

3.3.2數(shù)據(jù)庫

在現(xiàn)有海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)控制數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，適當(dāng)補(bǔ)充檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)測方案和用戶管理數(shù)據(jù)庫。只有綜合利用數(shù)據(jù)庫，才能從根本上滿足海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的實(shí)際需要。最后，在監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)質(zhì)量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，還應(yīng)注意用戶權(quán)限控制、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)控方案維護(hù)和數(shù)據(jù)質(zhì)量審核的重要性。只有不斷提高各項(xiàng)監(jiān)測工作的質(zhì)量，才能在優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的前提下，提高我國海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量的計(jì)算機(jī)控制水平。

4結(jié)束語

綜上所述，海洋環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量控制是海洋環(huán)境監(jiān)測工作的重要內(nèi)容。為了提高海洋環(huán)境監(jiān)測工作的質(zhì)量，必須采取必要的科學(xué)的控制方法，為保證監(jiān)測質(zhì)量的同時(shí)提高監(jiān)測效率打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的主要目的是通過合理的技術(shù)和活動(dòng)，滿足監(jiān)測質(zhì)量的實(shí)際需要。海洋環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測部門只有積極制定明確的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法，設(shè)計(jì)優(yōu)化的質(zhì)量控制體系用于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，才能全面提高海洋環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制水平。