自動土壤水分觀測規(guī)范

PAGE35自動土壤水分觀測規(guī)范（試行）中國氣象局綜合觀測司自動土壤水分觀測規(guī)范（試行）PAGE—PAGEI—前言自動土壤水分觀測規(guī)范分八個章節(jié)，包括：自動土壤水分觀測的基本任務(wù)、觀測方法、技術(shù)要求以及觀測記錄的處理方法，觀測儀器的工作原理、安裝、操作、維護(hù)與田間標(biāo)定方法等內(nèi)容。本規(guī)范既對自動土壤水分觀測儀器生產(chǎn)廠家的設(shè)備生產(chǎn)、安裝、維護(hù)、標(biāo)校等提出具體要求，又規(guī)范臺站對儀器的使用方法、明確儀器在標(biāo)校過程中進(jìn)行人工對比觀測取土的要求，目的是為了使安裝在作物地段和固定地段的自動土壤水分觀測儀能夠順利投入業(yè)務(wù)化運行，為農(nóng)業(yè)氣象干旱監(jiān)測服務(wù)，發(fā)揮項目建設(shè)效益。本規(guī)范適用于利用頻域反射法（FDR：FrequancyDomainReflection）原理來測定土壤體積含水量的自動土壤水分觀測儀。本規(guī)范由中國氣象局綜合觀測司組織、中國氣象局氣象探測中心編寫，國家氣象中心、河南省氣象局、湖北省氣象局等單位參與了編寫工作。第1章總則土壤水分狀況是水分在土壤中的移動、各層中數(shù)量的變化以及土壤和其它自然體（大氣、生物、巖石等）間的水分交換現(xiàn)象的總稱。土壤水分是土壤成分之一，對土壤中氣體的含量及運動、固體結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)有一定的影響，制約著土壤中養(yǎng)分的溶解、轉(zhuǎn)移和吸收及土壤微生物的活動，對土壤生產(chǎn)力有著多方面的重大影響。土壤水分是水分平衡組成項目，是植物耗水的主要直接來源，對植物的生理活動有重大影響。經(jīng)常進(jìn)行土壤水分狀況的測定，掌握其變化規(guī)律，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實時服務(wù)和理論研究都具有重要意義。自動土壤水分觀測儀是一種利用頻域反射法原理來測定土壤體積含水量的自動化測量儀器，從傳感器安裝方法上區(qū)分為插管和探針兩種。自動土壤水分觀測儀可以方便、快速的在同一地點進(jìn)行不同層次土壤水分觀測，獲取具有代表性、準(zhǔn)確性和可比較性的土壤水分連續(xù)觀測資料，可減輕人工觀測勞動量、提高觀測數(shù)據(jù)的時空密度，為干旱監(jiān)測、農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報和服務(wù)提供高質(zhì)量的土壤水分監(jiān)測資料。第2章觀測的一般要求2.1觀測場地2.1.1觀測地段土壤濕度測定地段劃分為三類：⑴作物觀測地段：為研究作物需水量、監(jiān)測土壤水分變化對作物生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的影響，在當(dāng)?shù)刂饕档刈魑?、牧草和果樹等生育期觀測地段上所設(shè)置的土壤濕度觀測地段。儀器安裝場地與所在作物地段做相同的田間管理。⑵固定觀測地段：為研究土壤水分平衡及其時空變化規(guī)律，所設(shè)置的長期固定的、反映當(dāng)?shù)刈匀幌聣|面、無灌溉狀態(tài)下的土壤濕度觀測地段。地段對所在地區(qū)的自然土壤水分狀況應(yīng)具有代表性。⑶輔助觀測地段：為滿足墑情服務(wù)的需要進(jìn)行臨時性或季節(jié)性墑情觀測，所設(shè)置的地段。這類地段數(shù)量一般較多，應(yīng)代表當(dāng)?shù)氐耐寥李愋秃屯寥浪譅顩r。為便于歷年土壤水分狀況比較也應(yīng)相對固定。輔助地段的設(shè)置、測定時間、測定深度等由上級業(yè)務(wù)主管部門和臺站自行確定。輔助地段采用便攜式土壤水分儀進(jìn)行觀測，便攜式土壤水分儀另行規(guī)定。2.1.2選址觀測地段的選擇應(yīng)充分考慮儀器安裝地點對于當(dāng)?shù)赝寥李愋汀⒌孛?、地質(zhì)條件的代表性。應(yīng)遵從以下4個條件：=1\*GB2⑴所選地段土壤應(yīng)能夠代表本地區(qū)的主要土壤類型，須盡量選擇在地勢平坦、能代表本地區(qū)自然環(huán)境下土壤水分變化特征的地塊，山丘地區(qū)應(yīng)避免選取溝底、山頂、斜坡和積水洼地等地塊。=2\*GB2⑵所選安裝地段距離建筑物、道路（公路和鐵路）、水塘等須在20米以上，遠(yuǎn)離河流、水庫等大型水體。=3\*GB2⑶作物觀測地段，種植面積一般不小于0.1公頃。=4\*GB2⑷固定觀測地段，面積一般不小于10m×10m；儀器安裝位置必須為自然下墊面，有較厚的自然土壤，而非回填土。觀測地段一經(jīng)確定不得隨意改變，以保持土壤水分觀測資料的一致性和連續(xù)性。2.1.3場地建設(shè)=1\*GB2⑴在儀器安裝位置周圍建設(shè)觀測場，儀器位于觀測地段中央，且同溝槽和供水渠道垂直距離須大于10m，避免溝渠側(cè)滲對土壤含水量觀測代表性造成的影響。=2\*GB2⑵觀測場四周應(yīng)設(shè)置3m(東西向)×4m(南北向)稀疏圍欄，高度不低于1.2m，圍欄不宜采用反光太強(qiáng)的材料。=3\*GB2⑶如果場內(nèi)儀器安裝需要敷設(shè)線纜，應(yīng)在遠(yuǎn)離傳感器安裝地點的一側(cè)修建電纜溝（管）。電纜溝（管）應(yīng)做到防水、防鼠，并便于維護(hù)。=4\*GB2⑷觀測場的防雷應(yīng)符合氣象行業(yè)規(guī)定的防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。2.1.4儀器布設(shè)與場地內(nèi)其它儀器應(yīng)互不影響，便于操作。具體要求如下：=1\*GB2⑴數(shù)據(jù)采集箱安置在北邊，土壤水分傳感器安置在南邊；土壤水分傳感器埋設(shè)位置距離數(shù)據(jù)采集箱不小于1m。=2\*GB2⑵根據(jù)需要確定傳感器安裝深度和層次。在農(nóng)業(yè)氣象觀測中一般為：0-10、10-20、20-30、30-40、40-50、50-60、70-80、90-100cm，可根據(jù)觀測需求進(jìn)行調(diào)整。地下水位深度小于1m的地區(qū)，測到土壤飽和持水狀態(tài)為止；因土層較薄，測定深度無法達(dá)到規(guī)定要求的地區(qū)，測至土壤母質(zhì)層為止。=3\*GB2⑶儀器距觀測場邊緣護(hù)欄不小于1m。2.1.5地段描述與記載觀測地段一經(jīng)選定，應(yīng)對地段位置及代表區(qū)域的自然地理、水文氣象、地質(zhì)地貌、農(nóng)田水利工程及農(nóng)業(yè)種植等情況在值班日志中進(jìn)行勘查記載，其主要內(nèi)容有：⑴觀測地段所屬行政區(qū)劃，經(jīng)緯度（精確到秒）和拔海高度（精確到0.1m）。⑵觀測地段地形及地勢、地貌。⑶觀測地段類型、種植作物名稱。⑷土壤質(zhì)地、酸堿度。=5\*GB2⑸灌溉條件、水源、地下水位深度。=6\*GB2⑹土壤水文、物理特性測定值。=7\*GB2⑺自動土壤水分觀測站示意圖。2.1.6土壤水文、物理特性的測定在選定觀測地段后，應(yīng)按《農(nóng)業(yè)氣象觀測規(guī)范》要求，在觀測地段附近分層測定土壤容重、田間持水量和凋萎濕度等土壤水文、物理常數(shù)，并在土壤水分自動站值班日志中填寫。2.2時制、日界和對時土壤水分自動觀測采用北京時，以北京時20時為日界。以自動土壤水分觀測儀采集器的內(nèi)部時鐘為觀測時鐘；采集器與計算機(jī)應(yīng)每小時自動對時一次，以保持兩者時鐘同步。值班員應(yīng)每天9時正點檢查屏幕顯示的采集器時鐘，當(dāng)與電臺報時的北京時相差大于15秒時，在正點后按操作手冊規(guī)定的操作方法調(diào)整采集器的內(nèi)部時鐘，保證誤差在15秒之內(nèi)。2.3計算項目儀器自動測量結(jié)果為土壤體積含水量，根據(jù)土壤水文、物理常數(shù)和相關(guān)公式可計算出土壤重量含水率（%）、土壤相對濕度（%）、土壤水分總貯存量（mm）和土壤有效水分貯存量（mm），具體規(guī)定見本規(guī)范3.5.2。2.4儀器性能要求2.4.1總體要求=1\*GB2⑴應(yīng)具有國務(wù)院氣象主管機(jī)構(gòu)業(yè)務(wù)主管部門頒發(fā)的使用許可證，或經(jīng)國務(wù)院氣象主管機(jī)構(gòu)業(yè)務(wù)主管部門審批同意用于觀測業(yè)務(wù)。=2\*GB2⑵準(zhǔn)確度滿足本規(guī)范2.4.2要求。=3\*GB2⑶可靠性高，保證獲取的觀測數(shù)據(jù)可信。=4\*GB2⑷同一廠家的同類采集器和傳感器應(yīng)能互換。=5\*GB2⑸操作和維護(hù)方便，具有詳細(xì)的技術(shù)及操作手冊。2.4.2傳感器性能要求自動土壤水分觀測儀傳感器的測量性能應(yīng)遵循下表1.1。表1.1傳感器測量性能要求測量要素工作范圍分辨力采樣頻率計算平均時間重復(fù)性誤差1最大絕對誤差2土壤體積含水量0%～50%0.1%1次/分10分鐘小于0.5%2.5%（實驗室）5%（田間）注：1、重復(fù)性誤差：在全測量范圍內(nèi)和同一工作條件下，同一傳感器對相同被測標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)進(jìn)行多次連續(xù)測量時，測量結(jié)果之間的隨機(jī)誤差。2、最大絕對誤差：在全測量范圍內(nèi)，所能允許的傳感器測量值和參考標(biāo)準(zhǔn)之間的絕對差值的極限，在經(jīng)過實驗室特殊標(biāo)定后，傳感器最大絕對誤差在實驗室內(nèi)可達(dá)到2.5%，在野外環(huán)境下可達(dá)到5%。第3章觀測儀器3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理本觀測方法針對的是利用頻域反射法（FDR：FrequancyDomainReflection，以下簡稱FDR）原理來測定土壤體積含水量的自動土壤水分觀測儀，從傳感器安裝方法上區(qū)分為插管和探針兩種。3.1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自動土壤水分觀測儀是基于現(xiàn)代測量技術(shù)構(gòu)建，由硬件和軟件組成。其硬件可分成傳感器、采集器和外圍設(shè)備三部分，其軟件可分成采集軟件和業(yè)務(wù)軟件二種。該結(jié)構(gòu)的特點是既可以與微機(jī)終端連接組成土壤水分測量系統(tǒng)，也可以作為土壤水分分采集系統(tǒng)掛接在其他采集系統(tǒng)上。設(shè)備組成見圖3.1。圖3.1自動土壤水分觀測儀組成3.1.2工作原理自動土壤水分傳感器利用頻域反射法原理（FDR）來測定土壤體積含水量，它由傳感器發(fā)出100MHz高頻信號，傳感器電容（壓）量與被測層次土壤的介電常數(shù)成函數(shù)關(guān)系。由于水的介電常數(shù)比一般介質(zhì)的介電常數(shù)要大得多，所以當(dāng)土壤中的水分變化時，其介電常數(shù)相應(yīng)變化，測量時傳感器給出的電容（壓）值也隨之變化，這種變化量被CPU實時控制的數(shù)據(jù)采集器所采集，經(jīng)過線性化和定量化處理，得出土壤水分觀測值，并按一定的格式存儲在采集器中。3.2硬件3.2.1傳感器本規(guī)范所介紹的自動土壤水分傳感器根據(jù)安裝方式不同，可分為兩類：⑴探針式傳感器：傳感器由高頻發(fā)射器、接收器、微處理電路、探針等組成，處理電路等安裝在一個密封防水室內(nèi)，感應(yīng)探針一端與密封防水室相連，另一端直接插入土壤，根據(jù)電磁波在不同阻抗下的變化測量土壤中水分含量變化。圖3.2探針式傳感器外觀⑵插管式傳感器：傳感器由電容式傳感器、處理電路、護(hù)管等組成，護(hù)管垂直插在土壤中，傳感器以并聯(lián)方式安裝在護(hù)管中，不與土壤直接接觸。根據(jù)探測器發(fā)出的電磁波在不同介電常數(shù)物質(zhì)中的頻率不同，計算被測物含水量。圖3.3插管式傳感器外觀3.2.2數(shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)采集器是自動土壤水分測量系統(tǒng)的核心，其主要功能是完成數(shù)據(jù)采樣、數(shù)據(jù)處理、質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)通信。其功能包括：⑴數(shù)據(jù)采樣速率及算法符合本規(guī)范3.5的規(guī)定。⑵存儲器具備掉電保存功能，能夠存儲至少一個月的各層正點土壤體積含水量數(shù)據(jù)。⑶具備對電源電壓狀態(tài)、傳感器狀態(tài)、通信狀態(tài)進(jìn)行自檢、自診斷功能。⑷具有RS232或RS485通訊接口，在設(shè)定時間里可自動傳輸觀測數(shù)據(jù)。⑸能響應(yīng)終端命令，對采集器進(jìn)行更新程序、設(shè)置參數(shù)、測試調(diào)試等控制操作。⑹采集器實時時鐘走時誤差不大于15秒/月。⑺可以使用交流或直流供電。3.2.3系統(tǒng)電源系統(tǒng)所用電源為：交流220V（＋10%～-15％），直流12V。配有蓄電池，并對蓄電池浮充充電，以備市電停電時可由蓄電池供電，也可以配置輔助電源（包括太陽能、風(fēng)能）對蓄電池充電。=1\*GB2⑴在沒有市電的情況下，后備蓄電池應(yīng)能保證傳感器、采集器及傳輸模塊至少5天正常工作。=2\*GB2⑵系統(tǒng)設(shè)計有低電壓告警裝置，當(dāng)蓄電池電壓低到不足以維持符合質(zhì)量要求的觀測工作時，應(yīng)予以自動報警。3.2.4通信接口與通訊模塊聯(lián)接采集器與計算機(jī)、計算機(jī)與中心站、采集器與中心站等的通信連接設(shè)備。=1\*GB2⑴采集器應(yīng)具有采集電壓、電流、頻率、并行碼、計數(shù)輸入等信號的能力，以連接各種傳感器，測量相應(yīng)氣象要素，并可進(jìn)行擴(kuò)展。=2\*GB2⑵采集器應(yīng)至少配置2個通信接口，既可以支持本地通信，又可以通過擴(kuò)展其它通信設(shè)備實現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。=3\*GB2⑶遠(yuǎn)程通訊模塊，可支持無線通訊。3.2.5微機(jī)系統(tǒng)微機(jī)用作采集器的終端，實現(xiàn)對采集器的監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理和存儲，應(yīng)能滿足采集軟件和業(yè)務(wù)軟件運行的基本配置要求。3.3軟件3.3.1采集軟件采集軟件由廠家按本規(guī)范要求編制，寫在采集器中。其主要功能有：=1\*GB2⑴接受和響應(yīng)業(yè)務(wù)軟件對參數(shù)的設(shè)置和系統(tǒng)時鐘的調(diào)整（時鐘也可在采集器上直接調(diào)整，但必須保證采集器和計算機(jī)時鐘一致）；=2\*GB2⑵實時和定時采集各傳感器的輸出信號，經(jīng)計算、處理形成土壤重量含水率、土壤相對濕度和土壤有效水分貯存量等觀測要素值，見本規(guī)范附錄3；=3\*GB2⑶存儲和傳輸土壤重量含水率、土壤相對濕度、土壤水分總貯存量和土壤有效水分貯存量等觀測要素值，見本規(guī)范附錄4。=4\*GB2⑷運行狀態(tài)監(jiān)控。3.3.2業(yè)務(wù)軟件業(yè)務(wù)軟件根據(jù)農(nóng)業(yè)氣象觀測業(yè)務(wù)的需要編制，由國務(wù)院氣象主管機(jī)構(gòu)頒發(fā)。其主要功能包括：參數(shù)設(shè)置、實時數(shù)據(jù)顯示、定時數(shù)據(jù)存儲、運行監(jiān)控，數(shù)據(jù)維護(hù)、數(shù)據(jù)審核、報表編制，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)文件等。3.4主要功能3.4.1初始化功能操作員須通過終端，輸入或修改嵌入式軟件必要的業(yè)務(wù)參數(shù)，如站點的地理位置、拔海高度，檢定與維護(hù)記錄、時間、傳感器參數(shù)、數(shù)據(jù)緩沖文件位置、質(zhì)量控制等方面的參數(shù)等。3.4.2數(shù)據(jù)采集功能采集器分別對掛接的傳感器按預(yù)定的采樣頻率進(jìn)行掃描，并將獲得的電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號。3.4.3數(shù)據(jù)處理功能將采樣信號按規(guī)定的采樣算法處理成符合格式要求的數(shù)據(jù)文件。文件包括：正點土壤水分測量數(shù)據(jù)文件、實時土壤水分測量數(shù)據(jù)文件。3.4.4數(shù)據(jù)存儲功能包括采集器內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲和采集器外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)存儲。采集器內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲。采集器至少能夠存儲一個月的正點土壤水分體積含水量，采集器內(nèi)部的數(shù)據(jù)存貯器應(yīng)具備掉電保存功能。外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)存儲。在計算機(jī)的磁盤存儲器中，存儲正點土壤水分測量數(shù)據(jù)文件、實時土壤水分測量數(shù)據(jù)文件，包括經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)、人工輸入數(shù)據(jù)、質(zhì)量控制信息（內(nèi)部管理數(shù)據(jù)）等。3.4.5數(shù)據(jù)傳輸功能將采集器采集的數(shù)據(jù)及時傳輸?shù)浇K端。根據(jù)響應(yīng)方式的不同，可分為兩種情況：定時傳輸是在設(shè)定時間下的傳輸，即土壤水分自動監(jiān)測儀器正常運行時的自動傳輸；響應(yīng)終端命令的傳輸，即人工干預(yù)下的傳輸。這種情況下，往往還允許通過終端或遠(yuǎn)距離設(shè)備，對采集器進(jìn)行控制，如更新程序、設(shè)置參數(shù)、測試調(diào)試等。3.4.6系統(tǒng)管理功能=1\*GB2⑴質(zhì)量監(jiān)控功能采集器應(yīng)分級并采用多種方法對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控。主要包括以下內(nèi)容：出錯總量報告與標(biāo)識。界限值檢測。體積含水量不能為負(fù)值、采樣值合理性(粗大誤差)檢查，驗證每次采樣值在正常傳感器測量范圍內(nèi)。時間一致性檢查。驗證瞬時值的變化率，可檢測不真實的尖峰或跳變值，判斷傳感器是否損壞。=2\*GB2⑵時鐘管理功能采集器提供高精度實時時鐘，以采集器時鐘為準(zhǔn)，定時與微機(jī)終端進(jìn)行校時，確保系統(tǒng)內(nèi)時間的同步。采集器實時時鐘走時誤差不大于15秒/月。=3\*GB2⑶狀態(tài)監(jiān)測功能采集器應(yīng)設(shè)置自動監(jiān)測關(guān)鍵部件運行狀況的內(nèi)置式裝置，如電源故障監(jiān)測器、看門狗計時器和用于監(jiān)測電路某些部分的測試電路。應(yīng)配有相應(yīng)的軟件，可在終端自動顯示狀態(tài)信息，用于設(shè)備的運行控制和維護(hù)。終端和采集器之間應(yīng)建立完善的數(shù)據(jù)缺測檢查和補(bǔ)收機(jī)制。建立報警機(jī)制。=4\*GB2⑷現(xiàn)場軟件升級功能基于采集器的本地通信口，可以在現(xiàn)場為采集器進(jìn)行嵌入式軟件升級。3.5采樣和算法3.5.1采樣土壤體積含水量的采樣頻率為每分鐘1次。3.5.2算法=1\*GB2⑴10分鐘平均值取10分鐘內(nèi)的10個采樣值，作質(zhì)量控制后求算術(shù)平均，即為該10分鐘時段內(nèi)的土壤體積含水量觀測值。=2\*GB2⑵正點瞬時值小時正點前10分鐘的平均值記為正點瞬時值。=3\*GB2⑶小時平均值對前1小時內(nèi)的6個10分鐘平均值作質(zhì)量控制后求算術(shù)平均，即為該小時土壤體積含水量觀測值；超過2次10分鐘平均值丟失，則當(dāng)前小時平均值標(biāo)識為“缺失”。=4\*GB2⑷導(dǎo)出量的計算方法：土壤重量含水率（%）；：土壤體積含水量（%）；以重量含水率占田間持水量的百分比表示。第4章儀器安裝與維護(hù)4.1基本要求=1\*GB2⑴自動土壤水分觀測站建設(shè)前，按照本規(guī)范2.1要求進(jìn)行觀測場選址，做好基礎(chǔ)建設(shè)工作。⑵設(shè)備安裝前應(yīng)認(rèn)真閱讀儀器技術(shù)手冊，按照要求進(jìn)行安裝。土壤水分傳感器按本規(guī)范2.1要求安裝在觀測場規(guī)定的位置上，數(shù)據(jù)采集器可安裝在觀測場內(nèi)或觀測值班室內(nèi)，保證設(shè)備的安全。⑶傳感器的安裝層數(shù)和高度應(yīng)符合土壤水分觀測的要求。⑷計算機(jī)、打印機(jī)及其電源（蓄電池、UPS電源）等設(shè)備均安放在觀測值班室內(nèi)。⑸傳感器和數(shù)據(jù)采集器用專用電纜連接。⑹做好安裝區(qū)域的保護(hù)，應(yīng)該在傳感器安裝區(qū)域、數(shù)據(jù)采集器安裝區(qū)域以及通訊電纜敷設(shè)區(qū)域做明顯的標(biāo)識和圍欄，避免觀測設(shè)施遭受破壞。4.2傳感器的安裝4.2.1探針式傳感器插針式傳感器平行于地面安裝，傳感器安裝按照做安裝剖面、傳感器定位、傳感器埋設(shè)、聯(lián)機(jī)檢查、原土回填等步驟進(jìn)行。⑴做安裝剖面：在傳感器安裝點向北約18cm處挖安裝剖面，剖面大小1.2m（長）×0.7m（寬）×1.2m（高），挖土同時在各安裝層次進(jìn)行環(huán)刀取土，用于測定土壤水文、物理常數(shù)。傳感器的埋設(shè)層次、安裝剖圖4.1傳感器的埋設(shè)層次、安裝剖面示意、實際效果圖⑵傳感器定位：在土壤剖面上根據(jù)各傳感器安裝層次確定各層傳感器的安裝定位點(見圖4.2)。為減少相鄰層次間影響，將8支傳感器按安裝層次間隔為兩列進(jìn)行安裝。圖4.2傳感器安裝定位⑶傳感器埋設(shè)：使用專用土鉆以各傳感器安裝定位點為中心，沿與土壤剖面垂直方向做安裝孔，安裝孔的深度約為18cm。使用專用的電木底座將傳感器插入安裝孔。在土壤剖面制作線槽，分別將各傳感器電纜經(jīng)傳感器線槽引至垂直主線槽后固定，統(tǒng)一引出地面(見圖4.3)。傳感器的引線在線槽中不易拉的太直，應(yīng)以S型布置，或者留有部分余量，避免將來回填土沉降后，將傳感器引線拉斷。圖4.3傳感器埋設(shè)及安裝效果圖⑷聯(lián)機(jī)檢查：將各傳感器接入數(shù)據(jù)采集器，聯(lián)機(jī)檢查正常后再進(jìn)行回填操作。⑸原土回填：在土壤剖面上做電纜布設(shè)槽，將傳感器電纜固定在槽內(nèi)。然后按照“后出先回填”的原則進(jìn)行原土回填，要求逐層壓實。土壤回填后，第一次大的降水后，應(yīng)該及時檢查土壤水分傳感器安裝區(qū)域，回填土是否發(fā)生沉降及沉降的多少，適當(dāng)?shù)慕o予補(bǔ)充并壓實。4.2.2插管式傳感器插管式傳感器垂直于地面安裝，傳感器的安裝需要專用的安裝工具（專用三腳架、取土鉆、大錘等），安裝步驟如下：⑴在安裝地點展開并固定三腳架，將三腳架的水平調(diào)節(jié)好，根據(jù)傳感器安裝深度選擇合適長度的護(hù)棺，并將護(hù)管插入安裝支架。圖4.4傳感器的埋設(shè)層次、安裝與固定三腳架⑵利用重錘將護(hù)管每次敲入10cm，利用土鉆將護(hù)管中土壤取出。將取出來的土按照不同的深度層次分別堆放，用于測定土壤水文、物理圖4.5安裝傳感器護(hù)管⑶重復(fù)上述步驟，直至將護(hù)管按刻度要求敲入土中。⑷利用專用工具清理護(hù)管管壁、封堵護(hù)管下口，將傳感器插入護(hù)管中，走線。圖4.6清潔管壁、封堵管底口=5\*GB2⑸放置干燥劑，密封管口。圖4.7密封管口4.3電纜的安裝與連接為了防雷、防鼠、防水和安裝、維修方便，自動土壤水分觀測儀的電纜應(yīng)穿入電纜管內(nèi)，電纜管應(yīng)安置在電纜溝內(nèi)。電纜溝應(yīng)便于排水、通風(fēng)，兩側(cè)應(yīng)砌磚墻，磚墻壁上預(yù)設(shè)安置電纜管的金屬支架（或金屬掛鉤），為防止電纜被積水浸泡，安置電纜的金屬支架（或金屬掛鉤）距離地溝底的高度以不小于30cm為宜；觀測場內(nèi)的電纜溝一般在小路下面，溝上面蓋的水泥蓋板就是小路的路面，溝的寬度以30cm左右為宜，溝的深度以便于安裝電纜和防止大雨后積水為宜。不宜建電纜溝的臺站，也可采用埋電纜管和修建電纜井的方法鋪設(shè)電纜。電纜不能架空敷設(shè)。4.4采集器、電源、計算機(jī)等的安裝采集器安裝在觀測室外的，需要澆注數(shù)據(jù)采集器桿體基礎(chǔ)，在基礎(chǔ)內(nèi)埋設(shè)地腳螺栓。桿體基礎(chǔ)建議選擇長、寬、高至少30cm×30cm×30cm的混凝土基礎(chǔ)。電源與計算機(jī)等的安裝位置以便于操作為宜。4.5防雷要求⑴觀測場需要安裝避雷針。傳感器應(yīng)在避雷針的有效保護(hù)范圍內(nèi)，自動土壤水分儀避雷裝置應(yīng)符合《QX4－2000氣象臺（站）防雷技術(shù)規(guī)范》要求。⑵整個自動土壤水分觀測設(shè)備的機(jī)殼應(yīng)連接到接地裝置上。室內(nèi)部分的接地線可連接在市電的地線上，也可接到專門為自動土壤水分觀測設(shè)備做的接地裝置上，接地電阻應(yīng)小于5Ω；連接傳感器電纜線的轉(zhuǎn)接盒要有接地裝置，接地電阻原則上應(yīng)小于5Ω；設(shè)備接地端與避雷接地網(wǎng)聯(lián)在一起時，要通過地線等電位連接器連接。⑶低壓配電系統(tǒng)應(yīng)安裝3級電涌保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)。4.6軟件安裝采集軟件已由廠家在設(shè)備出廠前安裝在采集器中。配備計算機(jī)的需安裝業(yè)務(wù)軟件，安裝方法按照業(yè)務(wù)軟件技術(shù)操作手冊進(jìn)行，運行前需進(jìn)行初始化，初始化的主要內(nèi)容有：=1\*GB2⑴對時(設(shè)定和修改采集器、計算機(jī)時鐘)；=2\*GB2⑵設(shè)定系統(tǒng)管理權(quán)限；=3\*GB2⑶設(shè)定臺站基本參數(shù)和自動土壤水分觀測儀有關(guān)參數(shù)。第5章傳感器標(biāo)定5.1傳感器標(biāo)定由于自動土壤水分傳感器在實際測量過程中受到土壤質(zhì)地、容重、安裝結(jié)合緊密度等因素的影響，讀數(shù)差別很大，因此在正式使用前需要進(jìn)行標(biāo)定。一般認(rèn)為，傳統(tǒng)的烘干法測得的土壤水分值是可信的，可以作為其它各種土壤含水量測量方法的校正標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)定分二個步驟：實驗室標(biāo)定和田間標(biāo)定。實驗室標(biāo)定是從田間取回土樣在標(biāo)準(zhǔn)容器內(nèi)回填成均勻的土體，控制加入的水量可得到不同的土壤濕度，傳感器與人工對比觀測，進(jìn)行標(biāo)定。田間標(biāo)定是以人工與自動土壤水分傳感器進(jìn)行同時次的對比觀測，用人工觀測數(shù)據(jù)對儀器進(jìn)行標(biāo)定。儀器安裝3個月以后，待傳感器安裝地段的土層恢復(fù)穩(wěn)定，再進(jìn)行田間標(biāo)定。5.1.1實驗室標(biāo)定為確保自動土壤水分觀測儀器的準(zhǔn)確性，儀器生產(chǎn)廠家應(yīng)對每一種土壤質(zhì)地樣本，進(jìn)行土壤標(biāo)定參數(shù)試驗。按照相同土壤質(zhì)地合并原則進(jìn)行組合，至少分為10-30cm，40-60cm，80-100cm三層。對合并后的土層，分別制作標(biāo)準(zhǔn)土壤水分樣本，每層制作樣本的土壤體積含水量分別為小于10%、10%-15%、15%-20%、20%-25%、25%-30%、30%-35%和大于35%七個等級（3層共21個樣本）。將傳感器分別插入標(biāo)準(zhǔn)土壤水分樣本中測量，獲取器測值。通過專用環(huán)刀在各個土盒樣本中取土烘干、稱重，獲得對應(yīng)樣本的實際土壤含水量值。對烘干稱重法獲得的土壤含水量值與器測值進(jìn)行分析比較，建立各層相應(yīng)的對比曲線。利用數(shù)學(xué)方程進(jìn)行擬合計算，確定傳感器標(biāo)定參數(shù)方程。5.1.2田間標(biāo)定田間標(biāo)定以儀器觀測的10cm土層體積含水量變化為判斷標(biāo)準(zhǔn)，在小于10%、10%-15%、15%-20%、20%-25%、25%-30%、30%-35%和大于35%等七個不同土壤水分體積含量區(qū)間進(jìn)行相應(yīng)的人工對比觀測。原則上每一個土壤體積含水量等級樣本數(shù)不少于4個，總樣本數(shù)不少于30個。對各層人工對比觀測數(shù)據(jù)和器測值進(jìn)行分析比較，建立各層相應(yīng)的對比曲線。進(jìn)行人工對比取土觀測時，須跨越干濕兩季，使獲得的樣本分布均勻、能夠代表當(dāng)?shù)赝寥浪趾糠秶Ⅱ炞C儀器在干濕兩季過渡期的適應(yīng)性。取土鉆孔的位置應(yīng)分布在傳感器埋設(shè)位置四周半徑2-10m之間的范圍內(nèi)，完成取土觀測后取土孔要立即分層回填，不得在回填孔中再次取土進(jìn)行對比觀測，由相關(guān)技術(shù)人員利用人工和同時次的儀器觀測數(shù)據(jù)分別計算不同層次的標(biāo)定參數(shù)，完成對傳感器的田間標(biāo)定。5.2業(yè)務(wù)化檢驗標(biāo)準(zhǔn)在完成田間標(biāo)定工作后，需達(dá)到業(yè)務(wù)化檢驗標(biāo)準(zhǔn)，方能投入業(yè)務(wù)使用。業(yè)務(wù)化檢驗標(biāo)準(zhǔn)的評價指標(biāo)：人工觀測土壤體積含水量值與器測土壤體積含水量之差的多次平均值的絕對誤差小于等于5%。式中：--儀器觀測值；--人工觀測值；N--對比觀測次數(shù)；--人工對比觀測土壤體積含水量多次平均值的絕對誤差。設(shè)備田間標(biāo)定結(jié)束后，再連續(xù)人工對比觀測1個月（不少于6次，遇0-10cm土壤凍結(jié)順延）用于業(yè)務(wù)檢驗，由各?。▍^(qū)、市）氣象局負(fù)責(zé)對所轄范圍內(nèi)的自動土壤水分觀測儀統(tǒng)一組織進(jìn)行檢驗。如果地下水位比較高，在人工取土過程中，如發(fā)現(xiàn)某一層已滲水，則該層及以下層次不再對儀器觀測數(shù)據(jù)與人工觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行評估，在人工觀測時注意觀測和記錄。若儀器未通過檢驗，分析查找原因，排除儀器故障原因后，對建立的標(biāo)定方程參數(shù)進(jìn)行完善，補(bǔ)充對比觀測1個月后再次進(jìn)行檢驗；若仍達(dá)不到檢驗標(biāo)準(zhǔn)，必須對儀器進(jìn)行更換。對比觀測時間應(yīng)不少于6個月，田間標(biāo)定與檢驗應(yīng)在1年內(nèi)完成。第6章日常工作、維護(hù)與儀器檢定在儀器投入試運行以后，臺站業(yè)務(wù)人員應(yīng)做好日常使用和維護(hù)工作；待儀器通過檢驗后，按相關(guān)要求定期進(jìn)行檢定。6.1日常工作=1\*GB2⑴保持自動土壤水分觀測設(shè)備處于正常連續(xù)的運行狀態(tài)，每天9時和17時正點前10分鐘要查看計算機(jī)顯示的實時觀測數(shù)據(jù)是否正常。=2\*GB2⑵根據(jù)業(yè)務(wù)需要，每周巡視觀測場和自動土壤水分觀測儀等設(shè)備1-2次。=3\*GB2⑶每天20時通過自動土壤水分觀測儀計算機(jī)終端檢查前一天采集數(shù)據(jù)是否完整、是否存在異常數(shù)據(jù)，如有缺失及時補(bǔ)收。出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，及時向省級信息技術(shù)保障中心報告。=4\*GB2⑷每天做好觀測簿記錄，通過業(yè)務(wù)傳輸軟件完成規(guī)定氣象報文上傳，完成氣象記錄報表的編制或數(shù)據(jù)文件的制作。=5\*GB2⑸當(dāng)發(fā)現(xiàn)儀器故障時，應(yīng)記錄值班日志（附錄2），根據(jù)故障情況及時通知生產(chǎn)廠家進(jìn)行必要的處理。⑹在同人工觀測對比期間，做好人工與自動觀測數(shù)據(jù)的記錄和分析。6.2維護(hù)=1\*GB2⑴定期巡視觀測場和儀器設(shè)備。=2\*GB2⑵每年至少一次對自動土壤水分觀測儀的傳感器、采集器和整機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場檢查、校驗。每年春季對防雷設(shè)施進(jìn)行全面檢查，對接地電阻進(jìn)行復(fù)測。=3\*GB2⑶按氣象部門制定的檢定要求(本規(guī)范6.4規(guī)定)進(jìn)行檢定。=4\*GB2⑷無人值守的自動土壤水分觀測儀由業(yè)務(wù)部門每月派技術(shù)人員到現(xiàn)場檢查維護(hù)至少1次，檢查、維護(hù)的情況應(yīng)記入值班日志中。對觀測數(shù)據(jù)有影響的還要摘入備注欄。=5\*GB2⑸備份器件、設(shè)備要有專人保管，存放地方要符合要求，傳感器要完好，不要超檢。6.3值班日志填寫=1\*GB2⑴每天記錄儀器的運行、資料采集、傳輸和維護(hù)等情況。=2\*GB2⑵缺測記錄：在自動土壤水分觀測過程中，沒有按照規(guī)定的時間或要求進(jìn)行觀測，或未將觀測的結(jié)果記錄下來，造成空缺的觀測記錄。=3\*GB2⑶不完整記錄：有缺測記錄存在的記錄集合。=4\*GB2⑷疑誤記錄：某次記錄不完全正確或有疑誤時，應(yīng)根據(jù)該記錄前、后降水等要素的變化情況和歷史資料極值記錄進(jìn)行判斷，當(dāng)某次記錄不完全正確但基本可用時，應(yīng)該按正常記錄處理；當(dāng)某次記錄有明顯錯誤且無使用價值時，按缺測處理（記“-”）。6.4儀器檢定自動土壤水分觀測儀器應(yīng)每2年檢定1次，不得使用未經(jīng)檢定、超過檢定周期或檢定不合格的儀器。土壤水分傳感器以人工對比觀測作為檢定標(biāo)準(zhǔn)。=1\*GB2⑴檢定期一般為2個月，至少經(jīng)歷干、濕兩季，樣本數(shù)量應(yīng)覆蓋不同土壤體積含水量。=2\*GB2⑵對比觀測時間為每旬逢3、逢8日，降水量超過5mm后需加測。=3\*GB2⑶測定深度為0-10、10-20、20-30、30-40、40-50、50-60、70-80、90-100cm共8個層次。各層均取4個重復(fù)，取土?xí)r記錄每個鉆孔取不同深度土樣時的詳細(xì)時間。=4\*GB2⑷檢定期內(nèi)的土壤體積含水量多次平均值的絕對誤差，即式中：--儀器觀測值；--人工觀測值；N--對比觀測次數(shù)；--人工對比觀測土壤體積含水量平均絕對誤差。若人工對比觀測土壤體積含水量多次平均值的絕對誤差小于等于5%，則儀器檢定合格，可繼續(xù)使用；否則，儀器檢定不合格。對于檢定不合格的儀器，可補(bǔ)充人工對比觀測一個月后完善標(biāo)定方程，再進(jìn)行檢定，樣本選取方法同前。對于再次檢定不合格的儀器，須及時更新或維修儀器，并上報省級主管部門。第7章組網(wǎng)傳輸7.1組網(wǎng)方式在國家級和省級氣象部門建立中心站，實現(xiàn)全國自動土壤水分觀測站的組網(wǎng)。通過組網(wǎng)，自動土壤水分觀測站能夠?qū)崟r主動地將數(shù)據(jù)傳送至中心站，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障或數(shù)據(jù)傳輸失敗，能夠在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常后，及時補(bǔ)傳缺傳的數(shù)據(jù)；同時，中心站能夠遠(yuǎn)程控制各自動土壤水分觀測站數(shù)據(jù)采集器，實現(xiàn)對系統(tǒng)運行的狀態(tài)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。各自動土壤水分觀測站通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)將實時數(shù)據(jù)傳輸至省級中心站，經(jīng)集中匯總后上傳至國家級中心站。7.2數(shù)據(jù)上傳原則=1\*GB2⑴自動土壤水分觀測站上傳內(nèi)容包括各層土壤的土壤體積含水量、土壤相對濕度、土壤重量含水率、土壤有效水分貯存量等氣象要素數(shù)據(jù)。=2\*GB2⑵自動土壤水分觀測必須按規(guī)定時間將觀測后形成的數(shù)據(jù)上傳到國家氣象信息中心。=3\*GB2⑶數(shù)據(jù)上行傳輸方法：在全國氣象寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)本地通信機(jī)上建立相應(yīng)的戶頭，參加交換的自動土壤水分觀測數(shù)據(jù)收集到此用戶下，并按下述文件名格式命名，同時通過自編ftp自動上載程序，把這些資料打包（更正報不打包）發(fā)送到國家級服務(wù)器。=4\*GB2⑷觀測站上傳數(shù)據(jù)文件、省級中心站匯總上傳數(shù)據(jù)文件命名和格式分別見附錄3與附錄4，同時數(shù)據(jù)格式可根據(jù)傳感器安裝層次進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。7.3數(shù)據(jù)上傳時間規(guī)定自動土壤水分觀測站數(shù)據(jù)每小時00分01秒至05分00秒生成，并采取有線或無線傳輸至省級氣象局信息網(wǎng)絡(luò)中心，再由省級信息網(wǎng)絡(luò)中心將數(shù)據(jù)打包上傳至國家氣象信息中心。第8章自動土壤水分月報表8.1月報表的編制要求=1\*GB2⑴時段按北京時，從上月最后一天21時至本月最后一天20時。=2\*GB2⑵每一個測墑點分配一個區(qū)站號，如臺站安裝有多套測墑設(shè)備，則每一套測墑設(shè)備擁有各自唯一的區(qū)站號。自動土壤水分觀測站區(qū)站號統(tǒng)一采用地面氣象觀測站的區(qū)站號，即安裝在國家級氣象臺站的用該臺站的區(qū)站號，安裝在原區(qū)域站的用該區(qū)域站區(qū)站號，新建觀測點按照區(qū)域站區(qū)站號編制原則新編區(qū)站號。=3\*GB2⑶土壤水分月報數(shù)據(jù)文件對本月觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計,用于質(zhì)量控制和存檔。=4\*GB2⑷各項統(tǒng)計信息通過專用軟件完成。8.2自動土壤水分月報表記錄處理和編制8.2.1土壤水分月記錄的處理=1\*GB2⑴日值日平均值指前一日21時到當(dāng)日20時的24次算術(shù)平均值。日最大值取全日小時值的最大數(shù)。日最小值取全日小時值的最小數(shù)。=2\*GB2⑵旬值旬平均值指本旬每天日平均值的算術(shù)平均值。旬最大值取旬中小時值的最大數(shù)。旬最小值取旬中小時值的最小數(shù)。=3\*GB2⑶月值月平均值指本月每天日平均值的算術(shù)平均值。月最大值取全月小時值的最大數(shù)。月最小值取全月小時值的最小數(shù)。8.2.2缺測處理一日24次有值缺測時，用現(xiàn)有值的時次進(jìn)行算術(shù)平均。一旬中缺測2天以內(nèi)時，用現(xiàn)有值的日值進(jìn)行算術(shù)平均。一月中缺測6天以內(nèi)時，用現(xiàn)有值的日值進(jìn)行算術(shù)平均。以上處理均需在月報表中備注。8.3自動土壤水分觀測記錄月報表格式（紙質(zhì)）自動土壤水分觀測記錄月報表（農(nóng)氣自表-1）是在觀測簿、全月儀器觀測數(shù)據(jù)文件和有關(guān)材料的基礎(chǔ)上采用計算機(jī)加工處理完成。為了日常服務(wù)和質(zhì)量控制的需要，月報表中除了定時記錄和日平均外，還有經(jīng)過初步整理的旬、月平均值、極端值等。自動土壤水分觀測記錄月報表是氣象臺站所積累的氣象情報資料原始檔案，根據(jù)上級業(yè)務(wù)部門的規(guī)定或本站氣象服務(wù)的需要，按照統(tǒng)一的報表格式和編制要求進(jìn)行編制。由于自動土壤水分觀測記錄月報表數(shù)據(jù)量較大，紙質(zhì)月報表只打印每天的日平均值部分和封面封底部分。為方便打印，采用A4紙橫向打印。8.3.1月報表按照目前業(yè)務(wù)安裝八層規(guī)定編制，若實際安裝層次與此規(guī)定不符，按實際安裝層次編制上報。=1\*GB2⑴封面分別填寫月報表的年份和月份，作物名稱、品種名稱、品種類型熟性、栽培方式、地段類別、臺（站）所在地的?。ㄊ小^(qū)）名、地址、緯度和經(jīng)度、觀測地段的拔海高度、以及臺站長和報表編制人員的簽名等。=2\*GB2⑵土壤體積含水量分別記錄0-10、10-20、20-30、30-40、40-50、50-60、70-80、90-100cm共8個層次的土壤體積含水量的日值、旬值、月值以及0-30、0-50、0-100cm的土壤體積含水量。=3\*GB2⑶土壤重量含水率分別記錄0-10、10-20、20-30、30-40、40-50、50-60、70-80、90-100cm共8個層次的土壤重量含水率的日值、旬值、月值以及0-30、0-50、0--100cm的土壤重量含水率。=4\*GB2⑷土壤相對濕度分別記錄0-10、10-20、20-30、30-40、40-50、50-60、70-80、90-100cm共8個層次的土壤相對濕度的日值、旬值、月值以及0-30、0-50、0-100cm的土壤=5\*GB2⑸土壤水分總貯存量分別記錄0-10、10-20、20-30、30-40、40-50、50-60、70-80、90-100cm共8個層次的土壤水分貯存量的日值、旬值、月值以及0-30、0-50、0-100cm的土壤水分總=6\*GB2⑹土壤有效水分貯存量分別記錄0-10、10-20、20-30、30-40、40-50、50-60、70-80、90-100cm共8個層次的土壤水分有效貯存量的日值、旬值、月值以及0-30、0-50、0-100的土壤有效水分貯存量。=7\*GB2⑺土壤水分站基本信息分別填寫土壤水文、物理特性和紀(jì)要欄。土壤水文、物理特性參數(shù)填寫內(nèi)容包括土壤容重、田間持水量、凋萎濕度和土壤質(zhì)地。紀(jì)要欄的填寫內(nèi)容包括降水或灌溉情況及日期、影響土壤水分記錄質(zhì)量的儀器故障或人為原因情況、儀器更換或維護(hù)日期、不正常記錄處理情況等。8.3.2自動土壤水分觀測記錄月報表自動土壤水分觀測記錄月報表式樣如下。農(nóng)氣自表-1 區(qū)站號 檔案號 自動土壤水分觀測記錄月報表 年 月 省、自治區(qū)、直轄市 臺站名稱 地址 北緯 東經(jīng) 拔海高度 地段類型作物名稱 品種 品種類型熟性 栽培方式 臺站長觀測輸入 校對審核制作日期 中國氣象局臺站：區(qū)站號:土壤體積含水量（0.1％）年月層次（cm）測量值12345678910上旬11121314151617181920中旬2122232425262728293031下旬月平均0-10平均最高最低10-20平均最高最低20-30平均最高最低30-40平均最高最低40-50平均最高最低50-60平均最高最低70-80平均最高最低90-100平均最高最低0-300-500-100臺站：區(qū)站號:土壤重量含水率（0.1％）年月層次（cm）測量值12345678910上旬11121314151617181920中旬2122232425262728293031下旬月平均0-10平均最高最低10-20平均最高最低20-30平均最高最低30-40平均最高最低40-50平均最高最低50-60平均最高最低70-80平均最高最低90-100平均最高最低0-300-500-100臺站：區(qū)站號:土壤相對濕度（1％）年月層次（cm）測量值12345678910上旬11121314151617181920中旬2122232425262728293031下旬月平均0-10平均最高最低10-20平均最高最低20-30平均最高最低30-40平均最高最低40-50平均最高最低50-60平均最高最低70-80平均最高最低90-100平均最高最低0-300-500-100臺站：區(qū)站號:土壤水分總貯存量（mm）年月層次（cm）測量值12345678910上旬11121314151617181920中旬2122232425262728293031下旬月平均0-10平均最高最低10-20平均最高最低20-30平均最高最低30-40平均最高最低40-50平均最高最低50-60平均最高最低70-80平均最高最低90-100平均最高最低0-300-500-100臺站：區(qū)站號:土壤有效水分貯存量（mm）年月層次（cm）測量值12345678910上旬11121314151617181920中旬2122232425262728293031下旬月平均0-10平均最高最低10-20平均最高最低20-30平均最高最低30-40平均最高最低40-50平均最高最低50-60平均最高最低70-80平均最高最低90-100平均最高最低0-300-500-100臺站：區(qū)站號:自動土壤水分站基本信息年月土壤水文、物理特性常數(shù)測定日期層次(cm)10203040506080100土壤容重（0.01g/cm3)田間持水量(0.1%)凋萎濕度(0.1%)土壤質(zhì)地紀(jì)要欄PAGE41附錄1人工對比觀測記錄簿格式XXX臺站（IIiii）取土?xí)r間年月日:（起）---日:（止）烘干時間日:（起）日:（止）觀測地段重量含水率（0.1%）體積含水量（0.1%）層次（cm）觀測時間重復(fù)1重復(fù)2重復(fù)3重復(fù)4平均土壤容重人工平均器測值0～1010～2020～3030～4040～5050～6070～8090～100觀測記錄審核簽發(fā)附錄2值班日志格式自動土壤水分儀值班日志省、自治區(qū)、直轄市臺站名稱地段類型區(qū)站號年月日至年月日止中國氣象局土壤水分自動站觀測示意圖觀測地段環(huán)境說明1、2、3、4、5、備注土壤水文物理特性常數(shù)基本信息土壤水文、物理特性常數(shù)測定日期年月日層次(cm)10203040506080100土壤容重（0.01g/cm3)田間持水量(0.1%)凋萎濕度(0.1%)土壤質(zhì)地值班日志日期值班記錄年月日儀器運行故障現(xiàn)象故障處理情況文件傳輸數(shù)據(jù)質(zhì)量異常數(shù)據(jù)處理備注值班員填寫說明：1、儀器運行和文件傳輸：填寫狀態(tài)是否正常；2、數(shù)據(jù)質(zhì)量：填寫將數(shù)據(jù)質(zhì)量存在疑問的時次和原因；3、此表為日記錄表，每天一張，交班前填寫完成。附錄3自動土壤水分觀測數(shù)據(jù)文件格式自動土壤水分觀測站數(shù)據(jù)文件是指自動土壤水分觀測站業(yè)務(wù)終端計算機(jī)內(nèi)生成的數(shù)據(jù)文件。包括正點土壤水分測量數(shù)據(jù)文件、實時土壤水分測量數(shù)據(jù)文件。1、組成自動氣象站采集數(shù)據(jù)文件由以下文件組成：文件名稱文件說明內(nèi)容SIIiii-YYYYMM.TXT正點土壤水分測量數(shù)據(jù)文件全月逐日每小時數(shù)據(jù)SS.TXT實時土壤水分測量數(shù)據(jù)文件某個整10分鐘的瞬時采樣值2、正點土壤水分測量數(shù)據(jù)文件正點土壤水分測量數(shù)據(jù)文件為SIIiii-YYYYMM.TXT，簡稱S文件，文件名中，S為指示符；IIiii為區(qū)站號；YYYY為年份，MM為月份，不足兩位時，前面補(bǔ)“0”；TXT為文件擴(kuò)展名，表示該文件為文本文件。=1\*GB2⑴S文件每月一個，采用定長的隨機(jī)文件記錄方式寫入，每一條記錄196個字節(jié)，記錄尾用回車換行結(jié)束，ASCII字符存盤，每個要素值高位不足補(bǔ)空格。⑵S文件第一次生成時應(yīng)進(jìn)行初始化，初始化的過程是：首先檢測S文件是否存在，如無當(dāng)月S文件，則生成該文件，將全月逐日逐時各要素的位置一律存入相應(yīng)字長的“-”字符（即減號）。⑶S文件按北京時計時，以北京時20時為日界，00分?jǐn)?shù)據(jù)作為正點數(shù)據(jù)。⑷S文件的第1條記錄為本站當(dāng)月基本參數(shù)，每項參數(shù)長為5個字節(jié)，內(nèi)容如下表：序號參數(shù)字長序號參數(shù)字長1區(qū)站號5字節(jié)2760cm土壤質(zhì)地1字節(jié)2年5字節(jié)2860cm田間持水量3字節(jié)3月5字節(jié)2960cm土壤容重4字節(jié)4經(jīng)度5字節(jié)3060cm凋萎濕度3字節(jié)5緯度5字節(jié)3180cm土壤質(zhì)地1字節(jié)6地段拔海高度5字節(jié)3280cm田間持水量3字節(jié)710cm土壤質(zhì)地1字節(jié)3380cm土壤容重4字節(jié)810cm田間持水量3字節(jié)3480cm凋萎濕度3字節(jié)910cm土壤容重4字節(jié)35100cm土壤質(zhì)地1字節(jié)1010cm凋萎濕度3字節(jié)36100cm田間持水量3字節(jié)1120cm土壤質(zhì)地1字節(jié)37100cm土壤容重4字節(jié)1220cm田間持水量3字節(jié)38100cm凋萎濕度3字節(jié)1320cm土壤容重4字節(jié)3910cm土壤水分測量傳感器標(biāo)識1字節(jié)1420cm凋萎濕度3字節(jié)4020cm土壤水分測量傳感器標(biāo)識1字節(jié)1530cm土壤質(zhì)地1字節(jié)4130cm土壤水分測量傳感器標(biāo)識1字節(jié)1630cm田間持水量3字節(jié)4240cm土壤水分測量傳感器標(biāo)識1字節(jié)1730cm土壤容重4字節(jié)4350cm土壤水分測量傳感器標(biāo)識1字節(jié)1830cm凋萎濕度3字節(jié)4460cm土壤水分測量傳感器標(biāo)識1字節(jié)1940cm土壤質(zhì)地1字節(jié)4580cm土壤水分測量傳感器標(biāo)識1字節(jié)2040cm田間持水量3字節(jié)46100cm土壤水分測量傳感器標(biāo)識1字節(jié)2140cm土壤容重4字節(jié)47保留65字節(jié)，用“-”填充2240cm凋萎濕度3字節(jié)48版本號5字節(jié)2350cm土壤質(zhì)地1字節(jié)49回車換行2字節(jié)2450cm田間持水量3字節(jié)2550cm土壤容重4字節(jié)2650cm凋萎濕度3字節(jié)存儲規(guī)定：①經(jīng)度和緯度的分保留兩位，高位不足補(bǔ)“0”，如北緯32度02分存“3202”。②地段拔海高度：保留一位小數(shù)，擴(kuò)大10倍存入。③各傳感器標(biāo)識：有該項目存“1”，無該項目存“0”。④版本號：在第一條記錄的最后5個字節(jié)中寫上V1.00，以便版本升級和功能擴(kuò)展。⑤土壤質(zhì)地按如下代碼存入：質(zhì)地名稱代碼質(zhì)地名稱代碼粗砂土0砂粘土7細(xì)砂土1粉粘土8面砂土2壤粘土9粉砂土3粘土A粉土4粉壤土5粘壤土6⑥S文件中每一時次為一條記錄，每日24條記錄。記錄號的計算方法：N=D24+T-19式中，N：記錄號；D：北京時日期（月末一天21～23時的日期D取0）；T：北京時。如每月1日第2條記錄應(yīng)為北京時的上月最后一天的21時的數(shù)據(jù)，這時N=2，如4日23時，則N=100。S文件中第1條后的每一條記錄，存49個要素的正點值，以ASCII字符寫入，每個要素長度為4字節(jié)，最后兩位為回車換行符。分配如下表：序號要素名字長序號要素名字長日時（北京時）4字節(jié)50cm正點瞬時土壤體積含水量4字節(jié)10cm正點瞬時土壤體積含水量4字節(jié)50cm小時平均土壤體積含水量4字節(jié)10cm小時平均土壤體積含水量4字節(jié)50cm正點瞬時土壤相對濕度4字節(jié)10cm正點瞬時土壤相對濕度4字節(jié)50cm小時平均土壤相對濕度4字節(jié)10cm小時平均土壤相對濕度4字節(jié)50cm小時平均土壤重量含水率4字節(jié)10cm小時平均土壤重量含水率4字節(jié)50cm小時平均土壤有效水分貯存量4字節(jié)10cm小時平均土壤有效水分貯存量4字節(jié)60cm正點瞬時土壤體積含水量4字節(jié)20cm正點瞬時土壤體積含水量4字節(jié)60cm小時平均土壤體積含水量4字節(jié)20cm小時平均土壤體積含水量4字節(jié)60cm正點瞬時土壤相對濕度4字節(jié)20cm正點瞬時土壤相對濕度4字節(jié)60cm小時平均土壤相對濕度4字節(jié)20cm小時平均土壤相對濕度4字節(jié)60cm小時平均土壤重量含水率4字節(jié)20cm小時平均土壤重量含水率4字節(jié)60cm小時平均土壤有效水分貯存量4字節(jié)20cm小時平均土壤有效水分貯存量4字節(jié)80cm正點瞬時土壤體積含水量4字節(jié)30cm正點瞬時土壤體積含水量4字節(jié)80cm小時平均土壤體積含水量4字節(jié)30cm小時平均土壤體積含水量4字節(jié)80cm正點瞬時土壤相對濕度4字節(jié)30cm正點瞬時土壤相對濕度4字節(jié)80cm小時平均土壤相對濕度4字節(jié)30cm小時平均土壤相對濕度4字節(jié)80cm小時平均土壤重量含水率4字節(jié)30cm小時平均土壤重量含水率4字節(jié)80cm小時平均土壤有效水分貯存量4字節(jié)30cm小時平均土壤有效水分貯存量4字節(jié)100cm正點瞬時土壤體積含水量4字節(jié)40cm正點瞬時土壤體積含水量4字節(jié)100cm小時平均土壤體積含水量4字節(jié)40cm小時平均土壤體積含水量4字節(jié)100cm正點瞬時土壤相對濕度4字節(jié)40cm正點瞬時土壤相對濕度4字節(jié)100cm小時平均土壤相對濕度4字節(jié)40cm小時平均土壤相對濕度4字節(jié)100cm小時平均土壤重量含水率4字節(jié)40cm小時平均土壤重量含水率4字節(jié)100cm小時平均土壤有效水分貯存量4字節(jié)40cm小時平均土壤有效水分貯存量4字節(jié)回車換行2字節(jié)存儲規(guī)定：①正點值的含義是指北京時正點采集的數(shù)據(jù)。②“日、時”作為記錄識別標(biāo)志用，日、時各兩位，高位不足補(bǔ)“0”，其中“日”是按北京時的日期；“時”是指正點小時。③數(shù)據(jù)的記錄單位按以《農(nóng)業(yè)氣象觀測規(guī)范》規(guī)定為準(zhǔn)，存儲各要素值不含小數(shù)點，具體規(guī)定如下表：要素名記錄單位存儲規(guī)定土壤體積含水量%擴(kuò)大10倍土壤相對濕度%擴(kuò)大10倍土壤重量含水率%擴(kuò)大10倍土壤水分貯存量mm原值時間日、時各取二位，高位不足補(bǔ)0④若要素缺測，除有特殊規(guī)定外，則均應(yīng)按約定的字長，每個字節(jié)位均存入一個“/”字符。3、實時土壤水分測量數(shù)據(jù)文件實時土壤水分測量數(shù)文件為SS.TXT，簡稱SS文件。該文件每10分鐘刷新一次。SS文件為文本文件，存入9個要素的每分鐘瞬時值，以ASCII字符存入，共36個字節(jié)，文件結(jié)束為回車換行符。要素分配如下表：序號要素名字長時分（北京時）4字節(jié)10cm瞬時土壤體積含水量4字節(jié)20cm瞬時土壤體積含水量4字節(jié)30cm瞬時土壤體積含水量4字節(jié)40cm瞬時土壤體積含水量4字節(jié)50cm瞬時土壤體積含水量4字節(jié)60cm瞬時土壤體積含水量4字節(jié)80cm瞬時土壤體積含水量4字節(jié)100cm瞬時土壤體積含水量4字節(jié)存儲規(guī)定：①時間中的時、分各兩位，高位不足補(bǔ)“0”。②若要素缺測或無記錄，除有特殊規(guī)定外，則均應(yīng)按約定的字長，每個字節(jié)位均存入一個“/”字符；③所有要素位數(shù)不足的，在前面用空格填充；④數(shù)據(jù)記錄單位規(guī)定同S文件的規(guī)定。附錄4自動土壤水分觀測站上傳數(shù)據(jù)傳輸文件格式自動土壤水分觀測站上傳數(shù)據(jù)文件是指自動土壤水分觀測站上傳至省級氣象通信部門或國家氣象信息中心的數(shù)據(jù)文件。1、上傳文件命名規(guī)則自動土壤水分觀測站上傳文件命名包括單站文件命名和多站文件命名兩種規(guī)則。1.1單站文件命名規(guī)則單站自動土壤水分觀測站上傳文件命名方式為：Z_AGME_I_IIiii_yyyymmddhhMMss_O_ASM-FTM[-CCx].txt1.2多站文件命名規(guī)則多站自動土壤水分觀測站上傳文件命名方式為（通過省級或國家級打包的文件）：Z_AGME_C_CCCC_yyyymmddhhMMss_O_ASM-FTM.txt1.3上傳文件名說明（1）文件名稱各段說明Z：固定代碼，表示文件為國內(nèi)交換的資料。AGME：固定代碼，表示農(nóng)業(yè)氣象資料。I：固定代碼，指示其后字段代碼為測站區(qū)站號。IIiii：測站區(qū)站號。區(qū)站號使用規(guī)則見1.3（2）C：固定代碼，指示其后字段編碼為編報臺字母代號。CCCC：編報臺字母代號，詳見下文“編報臺站代碼表”。yyyymmddhhMMss：文件生成時間“年月日時分秒”（UTC，國際時）。其中，yyyy為年，4位；mm為月，2位；dd為日，2位；hh為小時，2位；MM分鐘，2位；ss為秒，2位。在年月日時分秒中，若位數(shù)不足時，高位補(bǔ)“0”。例如：2009年3月3O：氣象觀測數(shù)據(jù)指示碼。ASM：自動土壤濕度。FTM：表示定時觀測。CCx：資料更正標(biāo)識，可選標(biāo)志，僅在單站資料文件名中使用。對于某測站（由IIiii指示）已發(fā)觀測資料進(jìn)行更正時，文件名中必須包含資料更正標(biāo)識字段。CCx中：CC為固定代碼；x取值為A~X，x=A時，表示對該站某次觀測的第一次更正，x=B時，表示對該站某次觀測的第二次更正，依次類推，直至x=X。txt：固定代碼，表示文件為文本文件。注：ASM和FTM之間以及后面的“CCx”字段間的分隔符為減號‘-’；其它字段間的分隔符為下劃線‘_’；文件名的大小寫敏感。（2）區(qū)站號使用規(guī)則自動土壤水分觀測站區(qū)站號統(tǒng)一采用地面氣象觀測站的區(qū)站號，即安裝在國家級氣象臺站的用該臺站的區(qū)站號，安裝在原區(qū)域站的用該區(qū)域站區(qū)站號，新建觀測點按照區(qū)域站區(qū)站號編制原則新編區(qū)站號。表12005年中國氣象局對區(qū)域站區(qū)號的定義區(qū)號?。▍^(qū)、市）區(qū)號?。▍^(qū)、市）區(qū)號省（區(qū)、市）區(qū)號?。▍^(qū)、市）A0-A1北京E0-E9吉林M0-M1海南T0-T9云南A2-A3天津F0-F9福建M2-M9江蘇U0-U9西藏A4-A5上海G0-G9廣東N0-N9廣西V0-V9陜西A6-A9重慶H0-H9黑龍江O0-O9河南W0-W9甘肅B0-B3河北I0-I9安徽P0-P9湖南X0-X9青海B4-B9山西J0-J9江西Q0-Q9湖北Y0-Y3寧夏C0-C9內(nèi)蒙K0-K9浙江R0-R9貴州Y4-Y9新疆D0-D9山東L0-L9遼寧S0-S9四川Z0-Z9備用（3）編報臺站代號表表2編報臺字母代號(CCCC)CCCC代碼編報臺名稱CCCC代碼編報臺名稱CCCC代碼編報臺名稱BEPK北京市BECS長沙BEXA西安BETJ天津BENC南昌BEYC銀川BESZ石家莊BCSH上海BEXN西寧BETY太原BENJ南京BCUQ烏魯木齊BEHT呼和浩特BEHF合肥BCCD成都BEZZ鄭州BEHZ杭州BECQ重慶BEJN濟(jì)南BEFZ福州BEGY貴陽BCSY沈陽BCGZ廣州BEKM昆明BECC長春BEHK?？贐ELS拉薩BEHB哈爾濱BENN南寧BABJ國家氣象中心BCWH武漢BCLZ蘭州BEDL大連BEQD青島BENB寧波BEXM廈門2上傳時間規(guī)定2.1數(shù)據(jù)上傳原則（1）自動土壤水分觀測站內(nèi)容包括各層土壤的土壤體積含水量、土壤相對濕度、土壤重量含水率、土壤有效水分貯存量氣象要素數(shù)據(jù)；（2）自動土壤水分觀測必須按規(guī)定時間將觀測后形成的數(shù)據(jù)上傳到國家氣象信息中心；（3）數(shù)據(jù)上行傳輸方法在全國氣象寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)本地通信機(jī)上建立相應(yīng)的戶頭，參加交換的自動土壤水分觀測數(shù)據(jù)收集到此用戶下，并按上述文件名格式命名，同時通過自編ftp自動上載程序，把這些資料打包（更正報不打包）發(fā)送到國家級服務(wù)器（）“newopr”賬戶下的“up”目錄中，此賬戶的口令同自動站上傳資料口令。2.2數(shù)據(jù)上傳時間規(guī)定自動土壤水分觀測站數(shù)據(jù)每小時00分01秒至05分00秒生成，并采取有線或無線GPRS/CDMA傳輸至省級氣象局信息網(wǎng)絡(luò)中心，再由省級信息網(wǎng)絡(luò)中心將數(shù)據(jù)打包上傳至國家氣象信息中心，上傳時間規(guī)定按下表執(zhí)行。表3自動土壤水分觀測上傳時間規(guī)定每日國際時時限缺報00-23<=30分鐘>1440分鐘3上傳數(shù)據(jù)格式3.1自動土壤水分觀測站上傳數(shù)據(jù)格式每個自動土壤水分觀測站上傳數(shù)據(jù)文件，即<Z_AGME_I_IIiii_yyyymmddhhMMss_O_ASM-FTM[-CCx].txt>為單條記錄。記錄的后面（即文件結(jié)尾處）加“=<CR><LF>”表示文件結(jié)束。單條記錄包括區(qū)站號、緯度、經(jīng)度、地段拔海高度、各層土壤水分層次標(biāo)示及相關(guān)濕度數(shù)據(jù)共106組，每組用1個半角空格分隔，共486字節(jié)；分別記錄每小時土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)。其排列順序及長度分配如下表：表4自動土壤水分觀測站上傳數(shù)據(jù)格式表序號要素名長度說明1區(qū)站號5字節(jié)5位數(shù)字或第1位為字母，第2-5位為數(shù)字2測量地緯度6字節(jié)按度分秒記錄，均為2位，高位不足補(bǔ)“0”，臺站緯度未精確到秒時，秒固定記錄“00”3測量地經(jīng)度7字節(jié)按度分秒記錄，度為3位，分秒為2位，高位不足補(bǔ)“0”，臺站經(jīng)度未精確到秒時，秒固定記錄“00”4測量地拔海高度5字節(jié)保留一位小數(shù)，擴(kuò)大10倍記錄，高位不足補(bǔ)“0”5測量地段標(biāo)示4字節(jié)“0000”標(biāo)示固定地段。作物地段以B電碼表（見3.3作物名稱編碼表）為準(zhǔn)，森林采用“2000”標(biāo)示。6觀測時間14字節(jié)年月日（國際時，yyyyMMddhhmmss），其中：分秒固定為“0000”70-10cm土壤層次標(biāo)示4字節(jié)固定輸入“L010”80-10cm土壤體積含水量3字節(jié)單位：g/cm3，保留一位小數(shù)，擴(kuò)大10倍記錄，高位不足補(bǔ)“0”90-10cm土壤相對濕度4字節(jié)百分比。保留一位小數(shù)，擴(kuò)大10倍記錄，高位不足補(bǔ)“0”100-10cm土壤重量含水率3字節(jié)百分比。保留一位小數(shù)，擴(kuò)大10倍記錄，高位不足補(bǔ)“0”110-10cm土壤有效水分貯存量3字節(jié)單位：mm。取整進(jìn)行記錄，高位不足補(bǔ)“0”1210-20cm土壤層次標(biāo)示4字節(jié)固定輸入“L020”1310-20cm土壤體積含水量3字節(jié)同前1410-20cm土壤相對濕度4字節(jié)同前1510-20cm土壤重量含水率3字節(jié)同前1610-20cm土壤有效水分貯存量3字節(jié)同前1720-30cm土壤層次標(biāo)示4字節(jié)固定輸入“L030”1820-30cm土壤體積含水量3字節(jié)同前1920-30cm土壤相對濕度4字節(jié)同前2020-30cm土壤重量含水率3字節(jié)同前2120-30cm土壤有效水分貯存量3字節(jié)同前2230-40cm土壤層次標(biāo)示4字節(jié)固定輸入“L040”2330-40cm土壤體積含水量3字節(jié)同前2430-40cm土壤相對濕度4字節(jié)同前2530-40cm土壤重量含水率3字節(jié)同前2630-40cm土壤有效水分貯存量3字節(jié)同前2740-50cm土壤層次標(biāo)示4字節(jié)固定輸入“L050”2840-50cm土壤體積含水量3字節(jié)同前2940-50cm土壤相對濕度4字節(jié)同前3040-50cm土壤重量含水率3字節(jié)同前3140-50cm土壤有效水分貯存量3字節(jié)同前3250-60cm土壤層次標(biāo)示4字節(jié)固定輸入“L060”3350-60cm土壤體積含水量3字節(jié)同前3450-60cm土壤相對濕度4字節(jié)同前3550-60cm土壤重量含水率3字節(jié)同前3650-60cm土壤有效水分貯存量3字節(jié)同前3760-70cm土壤層次標(biāo)示4字節(jié)固定輸入“L070”3860-70cm土壤體積含水量3字節(jié)同前3960-70cm土壤相對濕度4字節(jié)同前4060-70cm土壤重量含水率3字節(jié)同前4160-70cm土壤有效水分貯存量3字節(jié)同前4270-80cm土壤層次標(biāo)示4字節(jié)固定輸入“L080”