為解決氣象要素在線監測產生海量數據后，沒有配套軟件處理的問題，文章分析了在實現氣象要素在線觀測的基礎上，利用Matlab軟件編寫氣溫處理軟件，利用軟件強大的數據處理功能，計算氣溫值特征值、氣溫數據整編并構建氣溫數據庫，實現氣溫要素在線整編。

　　［關鍵詞］在線監測;氣溫數據庫;整編軟件

　　1概述

　　在水文信息化的背景下，為推動水文測驗“駐巡結合”模式的實現，黃河寧蒙測區建設并使用氣象在線觀測。但海量數據的收集，沒有配套的軟件處理系統，使得原始資料的記載和計算氣溫特征值變得十分復雜，并且會出現數字化信息在向紙質信息傳抄的過程中存在因人工失誤抄錯、特征值挑選出錯及平均值計算錯誤的現象發生。寧蒙水文局在執行現有水文資料精度及質量技術規范的基礎上，積極主動設計開發氣溫在線數據整編軟件，以改變現有落后的人工計算挑選氣溫特征值模式，利用Matlab軟件編寫氣溫處理軟件，計算氣溫值特征值、氣溫數據整編并構建氣溫數據庫，最終實現氣溫要素在線整編。

　　2系統架構及開發過程

　　2.1系統架構

　　氣溫在線資料整編系統由數據讀取與插補、數據入庫與調用模塊、數據統計記載模塊和氣溫資料整編輸出4個模塊組成。系統架構，見圖1。圖1系統架構

　　2.2功能模塊需求分析

　　分析氣溫在線數據整編軟件的需求，需要考慮用戶需求和實現能力，通過對所有氣溫數據進行統計分析，總結得出氣溫數據每6min產生1個，1h數據量為10個，1d數據產生量為240個。在數據記載及計算每日氣溫特征值時，所用數據為前一日早8時到當日8時，數據量總共241個。人工統計數據時費時、費力且易產生錯誤。通過在黃河寧蒙測區各水文站的實踐，確定數據庫需具備以下功能:讀取與插補模塊、入庫與調用模塊、統計記載模塊和資料整編輸出模塊。(1)氣溫數據讀取與插補模塊。氣溫數據獲取后，數據量龐大，由于儀器運行和網絡問題可能會產生氣溫數據丟失的情況，首先對氣溫數據進行處理，利用插補法補齊缺少的氣溫數據，為之后的特征值計算和整編提供完整的氣溫數據。(2)氣溫數據入庫與調用模塊。充分利用水文站站碼唯一性，同時將時間編入數據標識中，完成數據庫的搭建和水情信息的分類入庫與調用。使用Matlab數據表，‘.mat’搭建氣溫數據庫，關系數據庫將水情數據保存在分類表中，增加了數據調用的速度并提高了靈活性。(3)氣溫數據統計記載模塊。在日常的氣溫資料中，需要根據4個時間點的氣溫計算日平均氣溫，同時挑選1d內的最高氣溫和最低氣溫。利用軟件計算平均氣溫需要解決位數為5，奇進偶退的情況，在本程序中利用if語句以及取整解決該問題。同時，利用循環和最大最小值挑選語句取得1d內的氣溫極值。所需值計算、統計完成后將數據傳輸至軟件界面，供校核整編對比使用。(4)氣溫數據整編輸出模塊。根據軟件計算出平均氣溫，將1年數據以已有的整編成果格式輸出到Excel表格中。要解決該問題需要根據Matlab與Excel軟件的接口實現，依靠2個軟件的接口設計固定格式的Excel表格，并把計算好的數據導入設計好的表格中，完成氣溫整編成果資料。

　　2.3系統程序編寫

　　(1)GUI設計:利用MatlabGUI技術設計出豐富直觀的界面，以滿足氣溫計算整編需要，實現對系統的人機交互。界面包含數據導入、氣溫挑選記載和氣溫整編。(2)數據校審:已有的氣溫數據為在線數據，經導出為Excel表格內的的數據。要通過程序將已有的數據轉化為軟件計算能夠識別的“.mat”數據，且數據存在異常情況丟失數據的問題，因此需要對計算數據插補，使數據完整。經校審后的數據直接入庫到原始數據庫。(3)數據庫建表:經過插補的數據，要用到后續的計算中，并且為了長時間保存，方便后續的數據查找工作，寧蒙測區內所轄水文站每年需建立一張表，每張表分別有自己的主鍵，以確定每行的位置，最終建立氣溫數據庫。(4)計算氣溫特征值:在氣溫資料收集中，需統計日、月氣溫特征值。根據4個時間點的氣溫計算日平均氣溫，同時，挑選1d內的最高氣溫和最低氣溫。利用軟件計算平均氣溫需要解決位數為5，奇進偶退的情況，在本程序中利用if語句以及取整解決了該問題。同時，利用循環和最大最小值挑選語句取得1d內的最高最低氣溫。所需值計算、統計完成后將數據傳輸至軟件界面，參加水文資料實時在現在整編。(5)氣溫數據整編:該系統要自動完成氣溫資料整編，根據系統計算出平均氣溫，將當年數據整編后形成符合SL247－2012《水文資料整編規范》及SL460－2009《水文年鑒匯編刊印規范》要求的成果格式輸出到Excel表格中。要解決該問題需要根據Matlab與Excel軟件的接口實現，依靠2個軟件的接口設計固定格式的Excel表格。并把計算好的數據導入設計好的表格中，完成氣溫整編成果資料。

　　3系統應用

　　3.1應用站概況

　　黃河三河湖口水文站位于內蒙古自治區巴彥淖爾市烏拉特前旗烏拉山鎮三湖河口村，地處東經108°46'，北緯40°37'，始建于1950年8月，集水面積347909km2，黃河干流站，屬國家基本水文站，一類精度站，設水位、流量、單樣含沙量、輸沙率、水溫、氣溫、冰凌、降水、陸地水面蒸發、水環境監測項目，主要收集黃河基本水文信息，為黃河的水資源管理、區域水資源治理提供基礎支撐。

　　3.2系統測試情況

　　系統經過2019、2020年三湖河口站氣溫數據計算測試，并與人工計算結果對比，經大量數據實驗對比分析可以認定該系統能夠滿足計算需要，計算快速便捷且無誤差，各模塊及功能運行正常穩定。經過測試后，該系統在黃河寧蒙測區正式投入使用。

　　4應用與結論

　　(1)程序取代了人工計算，跳過人工統計大量數據階段，減少了計算人員的差錯或遺漏問題，提高了水文資料的正確性，實現了數據在線計算整編。(2)改變了傳統人工統計、計算、校核工作模式，程序取代了繁瑣的檢索環節，極大地減少了水文資料計算和審查時間，提高工作效率，減輕測站工作人員的負擔。(3)實現水文數據信息化整理，將以往整編的紙質資料直接以電子表格的形式整理，在年底整編中利用本軟件得到準確的氣溫值，解決了沒有原始數據支撐整編成果準確性的問題。(4)建立氣溫整理數據庫，加強資料的積累，實現快速搜索調用相關數據和水文監測數據資料共享。

　　參考文獻

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　　［2］徐煒，賈雪，嚴超，劉揚，杜文選，王濤.滑動式與非滑動式GPS精密星歷內插方法比較分析［J］.全球定位系統，2017，42(02):15－20

　　作者：褚金鏑 慕丹丹 裴云 趙振宇 王光 牛浩