《氣溶膠觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)BUFR編碼》編制說(shuō)明

1、氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)氣溶膠觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)BUFR編碼編制說(shuō)明一、工作簡(jiǎn)況1. 任務(wù)來(lái)源本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)氣象基本信息標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC 346 ）提出并歸口。2019 年 4 月 22 日由中國(guó)氣象局下達(dá)國(guó)家氣象信息中心（氣法函2019 25 號(hào)），項(xiàng)目編號(hào)QX/T-2019-84 ，項(xiàng)目名稱(chēng)氣溶膠觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)BUFR 編碼。2019 年 12 月，根據(jù)全國(guó)氣象基本信息標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)的要求，本標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng)變更為氣溶膠氣象觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)格式BUFR，英文名稱(chēng)變更為Data format for aerosol meteorological observations BUFR 。2. 協(xié)作單位中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心。

2、3. 主要起草人及所做工作本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人為賈松林、荊俊山、韓書(shū)麗、李雅楠、肖衛(wèi)青、劉振，其分工如下：賈松林：負(fù)責(zé)組織調(diào)研、分析觀(guān)測(cè)規(guī)范和編寫(xiě)；荊俊山：負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)編制的指導(dǎo)，參與編寫(xiě)；韓書(shū)麗：負(fù)責(zé)試運(yùn)行數(shù)據(jù)的驗(yàn)證測(cè)試，參與編寫(xiě)；李雅楠：負(fù)責(zé)調(diào)研、分析觀(guān)測(cè)規(guī)范，參與編寫(xiě)；肖衛(wèi)青、劉振：負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)文本的校對(duì)，參與驗(yàn)證測(cè)試和文本編寫(xiě)。4. 主要工作過(guò)程2019 年 4 月，國(guó)家氣象信息中心和中國(guó)氣象局氣象探測(cè)中心聯(lián)合成立編制組，第一起草人賈松林，第二起草人荊俊山。2019 年 5 月編制組制定編制計(jì)劃，提出本標(biāo)準(zhǔn)的編制指導(dǎo)思想和提綱。2019 年 6-8 月，編制組認(rèn)真學(xué)習(xí)和分析了WMO 編碼手冊(cè)（ M

3、anual on Code ， WMO-NO306 ）中BUFR 數(shù)據(jù)編碼規(guī)則以及國(guó)內(nèi)氣溶膠觀(guān)測(cè)項(xiàng)目中包含的要素內(nèi)容，這些觀(guān)測(cè)項(xiàng)包括： TEOM 震蕩天平法PM觀(guān)測(cè)項(xiàng)、貝塔射線(xiàn)法PM 觀(guān)測(cè)項(xiàng)、 GRIMM180質(zhì)量濃度多要素觀(guān)測(cè)項(xiàng)、數(shù)濃度譜NSD 觀(guān)測(cè)項(xiàng)、數(shù)濃度譜NSD 觀(guān)測(cè)項(xiàng)、 AE31 和 AE33 吸收特性觀(guān)測(cè)、氣溶膠化學(xué)膜采樣觀(guān)測(cè)項(xiàng)、氣溶膠minivol 膜采樣觀(guān)測(cè)項(xiàng)。2019 年 9-11 月編制組在前期調(diào)研的基礎(chǔ)上組織完成本標(biāo)準(zhǔn)初稿的編制。二、編制原則和主要內(nèi)容確定的依據(jù)1. 編制原則本標(biāo)準(zhǔn)以世界氣象組織（WMO ）編碼手冊(cè)（ Manual on Code ，WMO-NO306 ）

4、以及中國(guó)氣象局相關(guān)的觀(guān)測(cè)業(yè)務(wù)規(guī)范和技術(shù)規(guī)定為基礎(chǔ)，在調(diào)查和分析標(biāo)準(zhǔn)格式資料在國(guó)內(nèi)傳輸和應(yīng)用需求的基礎(chǔ)上，本著規(guī)范、實(shí)用的原則制定本標(biāo)準(zhǔn)。12. 主要內(nèi)容及確定依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)的格式框架和編碼方法參照WMO 制定的 BUFR 編碼規(guī)則， 數(shù)據(jù)采用二進(jìn)制數(shù)字編碼方式，由指示段、標(biāo)識(shí)段、選編段、數(shù)據(jù)描述段、數(shù)據(jù)段和結(jié)束段構(gòu)成。其中，（ 1）指示段定長(zhǎng)，包括 BUFR 數(shù)據(jù)的起始標(biāo)志、 BUFR 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和 BUFR 版本號(hào)。（ 2）標(biāo)識(shí)段定長(zhǎng)，包括標(biāo)識(shí)段段長(zhǎng)、主表號(hào)、數(shù)據(jù)加工中心、數(shù)據(jù)加工子中心、更新序列號(hào)、選編段指示、數(shù)據(jù)類(lèi)型、數(shù)據(jù)子類(lèi)型、本地?cái)?shù)據(jù)子類(lèi)型、主表版本號(hào)、本地表版本號(hào)、數(shù)據(jù)編碼時(shí)間等信息。各

5、項(xiàng)內(nèi)容的編碼值按照 WMO 代碼表和數(shù)據(jù)的實(shí)際情況進(jìn)行填充。（ 3）選編段。針對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)，選編段選擇不編。（ 4）描述段不定長(zhǎng)，包括數(shù)據(jù)描述段段長(zhǎng)、保留字段、觀(guān)測(cè)記錄數(shù)、數(shù)據(jù)性質(zhì)和壓縮方式以及描述符序列。對(duì)于本標(biāo)準(zhǔn)，描述符序列需要根據(jù)具體編碼觀(guān)測(cè)項(xiàng)而定，可能包含的觀(guān)測(cè)項(xiàng)序列有：TEOM 震蕩天平法 PM 觀(guān)測(cè)項(xiàng)、貝塔射線(xiàn)法PM 觀(guān)測(cè)項(xiàng)、 GRIMM180 質(zhì)量濃度多要素觀(guān)測(cè)項(xiàng)、數(shù)濃度譜NSD 觀(guān)測(cè)項(xiàng)、數(shù)濃度譜 NSD 觀(guān)測(cè)項(xiàng)、 AE31和 AE33 吸收特性觀(guān)測(cè)、氣溶膠化學(xué)膜采樣觀(guān)測(cè)項(xiàng)、氣溶膠minivol 膜采樣觀(guān)測(cè)項(xiàng)。要素代碼大部分采用WMO BUFR Table-B 中定義的要素代碼，無(wú)法

6、在Table-B 中找到適當(dāng)?shù)拇a時(shí)，采用國(guó)內(nèi)自定義的 BUFR要素代碼，目前本地自定義碼表版本號(hào)為3 版。（ 5）數(shù)據(jù)段不定長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)于描述段中給出的要素代碼，匹配各要素代碼的比例因子、基準(zhǔn)值、數(shù)據(jù)寬度定義，將該要素的觀(guān)測(cè)值根據(jù)比例因子和基準(zhǔn)值轉(zhuǎn)換為編碼之后，再按照其數(shù)據(jù)寬度（比特位數(shù)）順序?qū)懭霐?shù)據(jù)段。（ 6）結(jié)束段定長(zhǎng)，按照固定編碼值編碼表示BUFR 數(shù)據(jù)結(jié)束。（ 7）標(biāo)準(zhǔn)附錄A 列出了本標(biāo)準(zhǔn)中使用的代碼表。其中大部分為WMO BUFR CodeFlag Table中定義的標(biāo)準(zhǔn)代碼表和標(biāo)志表，也包含了部分國(guó)內(nèi)自定義的代碼表。本標(biāo)準(zhǔn)中氣溶膠數(shù)據(jù)的編碼內(nèi)容主要參考了氣測(cè)函2006321 號(hào)文 -

7、關(guān)于做好大氣成分本底站數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)工作的通知進(jìn)行確定。三、主要試驗(yàn)(或驗(yàn)證 )的分析、綜述報(bào)告，技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果近年來(lái)，中國(guó)氣象局已先后發(fā)布QX/T 235 2014 商用飛機(jī)氣象觀(guān)測(cè)資料BUFR 編碼、 QX/T418-2018 高空氣象觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)格式BUFR 編碼和 QX/T 427-2018 地面氣象觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)格式BUFR 編碼等多項(xiàng) BUFR 格式系列的氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，臺(tái)站直接編發(fā)的地面、高空、輻射、酸雨等BUFR 格式數(shù)據(jù)已經(jīng)進(jìn)入準(zhǔn)業(yè)務(wù)運(yùn)行階段；此外，國(guó)家氣象信息中心目前可以通過(guò)GTS 接收全球地面、高空、衛(wèi)星、船舶等資料的 BUFR 格式數(shù)據(jù)， 這些數(shù)據(jù)均已接入到國(guó)家級(jí)數(shù)據(jù)環(huán)

8、境并提供服務(wù)，因此國(guó)內(nèi)對(duì)于BUFR 格式的應(yīng)用已經(jīng)日趨成熟。目前參照本標(biāo)準(zhǔn)編發(fā)的大氣氣溶膠數(shù)據(jù)正處在試運(yùn)行階段。從數(shù)據(jù)內(nèi)容的角度分析，本標(biāo)準(zhǔn)中包含的觀(guān)測(cè)項(xiàng)目和要素內(nèi)容，能夠涵蓋目前大部分國(guó)內(nèi)氣溶膠觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，且以后根據(jù)需要可適當(dāng)擴(kuò)展。因此無(wú)論在數(shù)據(jù)格式方面還是數(shù)據(jù)內(nèi)容方面，本標(biāo)準(zhǔn)能夠滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)氣溶膠數(shù)據(jù)的編報(bào)、傳輸、服務(wù)的業(yè)務(wù)需求。2本標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用效益分析如下。（ 1）規(guī)范了國(guó)內(nèi)大氣成分氣溶膠數(shù)據(jù)編報(bào)格式標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)以WMO 推薦的 BUFR 格式為基礎(chǔ)， 并參照氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合現(xiàn)行氣溶膠觀(guān)測(cè)業(yè)務(wù)實(shí)際進(jìn)行了補(bǔ)充，形成了適用于國(guó)內(nèi)業(yè)務(wù)氣溶膠格式的模板，規(guī)范了國(guó)內(nèi)氣溶膠觀(guān)測(cè)的數(shù)據(jù)格式，解決了多種數(shù)據(jù)格

9、式并存的問(wèn)題，大大降低后續(xù)傳輸監(jiān)視、存儲(chǔ)管理的復(fù)雜性。（ 2）便于探測(cè)系統(tǒng)觀(guān)測(cè)項(xiàng)目擴(kuò)展BUFR 格式特點(diǎn)是可擴(kuò)展性強(qiáng)，通過(guò)自描述特征使每次傳輸內(nèi)容均可適應(yīng)于當(dāng)前時(shí)刻觀(guān)測(cè)業(yè)務(wù)，并且便于觀(guān)測(cè)項(xiàng)目的擴(kuò)展和變化。（ 3）提高數(shù)據(jù)的表示精度BUFR 格式是二進(jìn)制壓縮格式，在不增加傳輸數(shù)據(jù)量的基礎(chǔ)上，最大限度的保存了氣象要素的原始觀(guān)測(cè)精度，不會(huì)受傳輸數(shù)據(jù)量的限制在傳輸格式中減少數(shù)據(jù)精度。（ 4）降低數(shù)據(jù)解碼復(fù)雜度BUFR 格式是二進(jìn)制通用格式，因此應(yīng)用與其它類(lèi)型的BUFR 數(shù)據(jù)相同的解碼程序即可實(shí)現(xiàn)對(duì)氣溶膠BUFR 數(shù)據(jù)的解碼，降低了數(shù)據(jù)解碼的復(fù)雜度和開(kāi)發(fā)成本。四、采用國(guó)際（國(guó)外）標(biāo)準(zhǔn)情況非采標(biāo)。與國(guó)內(nèi)外

10、相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系如下。（ 1） 本標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于BUFR 的基本格式框架參考了WMO 編碼手冊(cè)規(guī)范性文檔。（ 2） WMO 編碼手冊(cè)中定義了 METOP GOME-2 衛(wèi)星觀(guān)測(cè)氣溶膠的序列，但和國(guó)內(nèi)地面觀(guān)測(cè)氣溶膠所包含的觀(guān)測(cè)項(xiàng)和要素相差較遠(yuǎn)。（ 3） 氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)大氣成分觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)格式（QX/T 132 2011）中規(guī)定了氣溶膠和其他大氣成分的一種文本的基本格式內(nèi)容，而本標(biāo)準(zhǔn)以 BUFR 二進(jìn)制的方式詳細(xì)規(guī)定了氣溶膠觀(guān)測(cè)應(yīng)編碼的內(nèi)容。五、與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系本標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)世界氣象組織氣象數(shù)據(jù)編碼規(guī)范編制，不違背現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。六、重大分歧意見(jiàn)的處理經(jīng)過(guò)和依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)在編制、草案稿的內(nèi)部討論階段未出現(xiàn)重大分歧意見(jiàn)。七、作為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)或者推薦性標(biāo)準(zhǔn)的建議建議本標(biāo)準(zhǔn)作為推薦性氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。八、