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国家标准计划《地面气象要素编码与数据格式》由 TC507(全国气象仪器与观测方法标准化技术委员会)归口 ,主管部门为中国气象局

主要起草单位 中国气象局气象探测中心

目录

基础信息

计划号
20242908-T-416
制修订
修订
项目周期
16个月
下达日期
2024-09-29
申报日期
2024-01-02
公示开始日期
2024-08-09
公示截止日期
2024-09-08
标准类别
基础
国际标准分类号
07.060
07 数学、自然科学
07.060 地质学、气象学、水文学
归口单位
全国气象仪器与观测方法标准化技术委员会
执行单位
全国气象仪器与观测方法标准化技术委员会
主管部门
中国气象局

起草单位

目的意义

1. 标准必要性: 经济社会和产业发展需求。

随着近年来自动观测设备逐步增多,原有编码原则在观测类型扩展和规范性上还需进一步完善。

同时,随着气象应用部门对台站环境数据、设备出厂信息、维护信息以及状态数据的旺盛需求,当前编码规则已不能适应发展,需要结合地面观测智能化、物联化、应急传输等发展需求对其编码规则和格式进行升级。

相关法律法规、政策规划的要求。

《气象高质量发展纲要(2022-2035年)》(国发〔2022〕11号)明确到2025年,气象关键核心技术实现自主可控,监测精密、预报精准、服务精细的能力不断提升,气象现代化迈上新台阶。

到2035年,气象关键科技领域实现重大突破,气象监测、预报和服务全球领先,以智慧气象为主要特征的气象现代化基本实现。

《全国气象现代化发展纲要(2015-2030年)》(气发〔2015〕59号文件)中,把基本实现观测智能、预报精准、服务高效、科技先进、管理科学的智慧气象作为发展目标。

为满足上述目标,实现观测智能就成为气象观测未来发展的一个重大命题和任务,而建立一个适用于智能观测的、具备更丰富观测信息、状态信息和元数据信息,且易扩展、标准化的数据规范则是观测智能化的基础。

标准实施后重大经济、社会、生态效益分析。

修订后的标准满足气象云、大数据、物联网、智能化等信息化背景下智能观测业务发展,能够为地面气象观测智能化数据传输标准进行规范和升级,也可为其他行业气象数据编制提供样本,具有较高的应用前景和效益。

2. 标准可行性: 产业发展情况。

2017年中国气象局气象探测中心主要起草编写的《地面气象要素编码与数据格式》对接入地面气象观测的设备输出内容和编码进行了规定,规范了接入设备的标准化,但随着设备智能化发展和观测设备逐步增多,需要有更加灵活、扩展性更强、信息量更丰富的新型编码方式,结合探测中心在智能站设备功能需求书等的编制和推广工作,已经对智能观测的数据标准和格式在行业有所推广应用。

有关技术的成熟度和经济性分析。

本次对国标《地面气象要素编码与数据格式》的修订以新阶段气象观测业务智能化、标准化、信息化、无线化为目的,在原有各类通讯协议标准基础上,按照灵活、简洁、规范、易扩展等原则建立了气象观测编码规则,具备观测信息增容、数据分类管理、编码要素驱动、编码可扩展、传输内容简化、强化智慧交互的特点,同时本标准设计的编码不仅能在地面智能观测系统应用,同时还参考国际气象多圈层综合资料编码规则,能够在其他领域推广应用,经济效益好。

综合成本分析。

对《地面气象要素编码与数据格式》的修订仅涉及未来要布设的智能观测设备,不会对现有设备的应用带来影响,同时本标准升级后所带来的智能观测大数据内容也会对数据综合处理、设备远程管理、一体化高效应用带来可观的效益。

具备的研究基础和条件。

中国气象局气象探测中心一直是我国气象装备的引领和规范单位,曾编写《地面气象要素编码与数据格式》国标,本次修订是结合探测中心在对设备智能化升级工作,以及未来观测系统端边云一体化设计所引领研发的,吸收了气象资料全球交换资料集的要素分类和要素扩展方式,参考气象行业观测设备分类和元数据管理等行业标准,并结合现有地面气象观测业务改革内容,从规范观测设备管理和信息应用角度,对智能观测背景下地面气象观测业务数据传输标准进行规范和升级。

范围和主要技术内容

范围: 本次修订的《地面气象要素编码与数据格式》规定了地面智能气象观测系统中信息交互协议,包括智能测量仪向上位机发送信息的数据协议,即数据帧,以及智能测量仪与上位机之间命令交互协议,即命令帧的内容。数据帧根据其发送信息主体的内容又区分为观测数据帧、状态数据帧和元数据帧。 本文件代替GB/T 33695-2017 地面气象要素编码与数据格式,与GB/T 33695-2017相比,主要技术变化如下: 1.更改文件名称,由《地面气象要素编码与数据格式》改为《智能地面气象要素编码与数据格式》 2.修改数据帧格式,增加版本号,同时将不同类数据分别编码。(见6.1) 3.扩容数据信息,在观测数据帧基础上扩展状态数据帧和元数据帧,增加与设备全生命周期管理有关的设备参数信息、维护信息、状态信息等,增加与观测数据有关的台站环境信息、管理信息、维护信息等,使上传数据信息更加全面,用户对观测资料使用更为准确,也更能适应智慧气象观测需要。(见6.2.3) 4.扩展交互命令。增加设备终端控制部分的交互方式和交互命令集,同时规范命令表述内容。完善后的终端控制部分可使观测设备运行更为高效可控,数据传输更为主动智能,同时命令使用也更为简单规范,能有效推动设备智能化升级。(见7) 5.根据正文规则修改附录。(见附录) 6.新增元数据编码,同时调整文档内容结构为数据帧格式、观测要素编码、状态要素编码、元数据编码、观测终端控制等内容 7.新增数据帧头,以区分编码内容在具体实施应用过程的传输格式 8.新增不同数据主体分类,结合不同类型数据帧属性,分别对观测数据帧、状态数据帧和元数据帧的存储内容、数据格式、传输频次等进行设计和定义,避免编码交叉,同时数据应用更为灵活,也有效减少传输过程的信息冗余。 9.修改编码设计规则,使要素编码扩展性更好,可读性更强。编码设计以直接观测要素为基础,建立以要素为核心的编码表,同时编码规则区分观测量与统计量,补充统计算法规则,适应数据传输标准化、集约化需求,也为智能观测条件下业务优化奠定基础。(见4.3) 10.新增序列编码规则,使传输内容简化。通过对一起出现的观测要素增加序列编码来简化数据帧长度,减少业务传输冗余,同时参照现有业务规范编码扩展规则,删减无关业务内容编码,使数据格式内容得到简化。主要技术内容: 1.观测信息增容。为适应智能观测需要,在观测数据帧基础上扩展状态数据帧和元数据帧,增加与设备全生命周期管理有关的设备参数信息、维护信息、状态信息等,增加与观测数据有关的台站环境信息、管理信息、维护信息等,使上传数据信息更加全面,用户对观测资料使用更为准确。 2.数据分类管理。结合不同类型数据帧属性,分别对观测数据帧、状态数据帧和元数据帧的存储内容、数据格式、传输频次等进行设计和定义,避免编码交叉,同时数据应用更为灵活,也有效减少传输过程的信息冗余。 3.编码要素驱动。编码设计以直接观测要素为基础,建立以要素为核心的编码表,同时编码规则区分观测量与统计量,补充统计算法规则,适应业务标准化、集约化需求,为智能观测条件下业务优化奠定基础。 4.编码可扩展。 编码设计吸收世界气象组织推荐的气象资料交换通用编码规则,承接原有数据字典部分规则,参考气象信息中心发布的地面气象观测资料BUFR格式,使编码更具科学性、可读性和可扩展性。此外还对编码表中各类要素的数据来源、用途以及计算方法等进行说明,方便业务人员理解和应用。 5.传输内容简化。通过对数据进行元数据、观测数据、状态数据的分类和传输,简化单次传输内容。通过对一起出现的观测要素增加序列编码来简化数据帧长度,减少业务传输冗余。同时参照现有业务规范编码扩展规则,删减无关业务要素编码,使编码得到简化。 6.设备交互升级。完善设备终端控制部分的交互方式和交互命令集,同时规范命令表述内容。完善后的终端控制部分可使观测设备运行更为高效、可控,数据传输更为主动、智能,能有效推广设备交互升级。 主要变化:新修订的《地面气象要素编码与数据格式》主要吸收气象资料全球交换资料集的要素分类和要素扩展方式,参考气象行业观测设备分类和元数据管理等行业标准,并结合现有地面气象观测业务改革内容,从规范观测设备管理和信息应用角度,对智能观测背景下地面气象观测业务数据中观测数据、状态数据、元数据、交互命令等的编码标准进行了重新设计和定义,其扩展性、全面性、普适性等更能满足气象云、大数据、物联网、智能化等信息化背景下智能观测业务发展。