魏燕华

（山西省水文水资源勘测局阳泉分局　山西　阳泉　045000）



自动和人工观测降雨量结果差异探讨

魏燕华

（山西省水文水资源勘测局阳泉分局山西阳泉045000）

摘要通过实时对比山西省阳泉市阳泉水文站自动与人工两年观测数据资料，对自动观测雨量计与人工观测雨量计的各自特点进行分析，最终得出，自动观测雨量计测量数据稳定，受外界影响因素较少，精确度高。

关键词人工观测；自动观测；降水；差异分析

当前我国正在加快水文监测自动化建设步伐，自计雨量站是对水文监测技术的一次革新，与传统人工观测雨量计相比，自计雨量计受外界影响因素少，测量数据准确度高，符合国民经济发展对水文监测精细化的要求。自计雨量计观测密度强，可以有效减轻传统雨量工作的人力负担。山西省阳泉市水文水资源勘测局在阳泉水文站配备了自计雨量计，并且一直处于良好的运行状态。经过长时间的自动观测后发现，自计雨量计与人工观测雨量计存在一定差异。本文主要对自动和人工观测降雨结果差异的原因进行探讨。

1　观测资料

选用山西省阳泉市阳泉水文站2013 年6月～10月和2014年6月～10月自动与人工雨量计自动测得的降水量资料，见表1。由表2可知，人工观测雨量计测得的降水量总是少于自动观测测得的降水量；自动观测雨量计测得数据与月总降水量呈正相关；在阵性强降水时段，自动观测雨量计测得的降水量差值大于一般阵性降水时段；自计雨量计与雨量器之间存在差异值，百分率稳定平均值范围在10%左右，比人工观测雨量计与雨量器的差异值大，人工观测雨量计和雨量器差异值不稳定。

2　自动与人工雨量观测计

2.1自动雨量观测计构造

自动雨量观测计可以实现自动收集并记录每分钟的地面降雨信息，其广泛应用于气象、农业、环保等领域。雨量传感器、微电脑采集器、数据传输模块是自动雨量观测计的主要组成部分。雨量多少由雨量微电脑采集器显示，雨量微电脑采集器还兼具自动记录，实时时钟，历史数据纪录，超限报警和数据通讯等功能。自动雨量观测系统全自动工作，设计一体化，雨量计量精度高，计量误差小，人工比对准确，安装维护方便，系统兼容性强，设备制作精良，一般一个完整的自动雨量观测系统应具备现场检测设备、远程监测设备、通信平台和监测中心四部分。

2.2人工雨量观测

当前盂县使用的人工雨量观测工具以普通雨量器为主，该种普通雨量器安装高度为70cm，口径面积314cm2，对降雨量进行人工定时观测，量杯是计量工具。用量杯每日定时直接量取雨量筒内的降水量。人工雨量计的外部结构是一个严密的铁筒，承水器、漏斗和储水瓶装于内部，另外还有一个量杯，与储水瓶口径成比例。发生降雨时，通过漏斗雨水流入储水瓶。对降雨总量进行统计时，取出储水瓶，直接导入量杯内。此时读出的量杯上刻度数就是降水量。冬季降雪时，漏斗和储水瓶必须取走，降水直接用承雪口和储水筒容纳。统计降水量时，取出储水筒带到室内，筒内的雪融化后，倒在量杯里，再读取降水量数字。人工雨量观测方法较为直接，简便易行，读取数值，主要通过定时将出水瓶的降水倒入雨量杯进行，人为因素大，这就决定了人工雨量观测的误差较大，人工雨量观测误差是多方面的，读数误差、测量误差、操作误差等都是常见的。人工雨量观测时间是固定的，但降水分布时间并不均匀，因此人工雨量观测不能完全代表全天24h的降水量，即使选取了极具代表性的时间段，但是观测降雨量精确度依然不是太高。

表1.2013/2014年6月～10月自动、人工观测、雨量器降水量/mm

表2.2013/2014年6月～10月人工观测降雨量与雨量器差异值百分率

3　自动与人工雨量计测量降水量差异的主要原因

由以上分析可知，自动与人工雨量计在测量降水量上的差异是显著存在的，由于采用的观测工具不同，必须对自动与人工观测降雨量的差异原因进行具体分析。

3.1数据采集方法不同

了解降水量空间分布，必须进行采样。在降雨量采样方面，自动与人工降雨观测并不相同，自动雨量观测计可实现全天24h的降雨量采样，人工降雨观测则是通过选取特定的时间点进行降雨量采集。在自动与人工降雨量观测差异中，空间采样差是重要因素，特别是单次对比测量最易受到空间采样差的影响。随机性是降雨量在空间分布上的特征，这就决定不同时间段的降雨量具有一定差异，这就决定了自动与人工雨量计测量降水量的差异。自动站雨量传感器是自动采集记录降水量,翻斗是它的主要部件也比较灵敏,有降水时，由于水本身的重力作用使翻斗翻转，随着降水强度变大它翻转的次数就越密，采集的数据越准确，同时没有人为的读数误差。而人工站是采取人工量取方式，通过眼睛直接读数而得，除了仪器本身的误差外,人为误差因素也占一定比例。

3.2测量仪器不同

普通雨量器的收集口安装一般高于地面，系统误差不同是自动和人工雨量观测计的主要区别，由于人工雨量观测计收集口高于地面，这会干扰自然风场，减少雨量器捕捉率，导致出现风场变形误差与沾湿误差，集水器内壁与倒空储水器沾湿误差是沾湿误差的两个种类，上述两种系统误差也存在于自动雨量观测计中，但是，自动雨量观测计没有倒空储水器的沾湿误差。翻斗雨量计也是自动雨量观测计与人工雨量观测计的不同之处，自动雨量观测计的翻斗雨量计设计结构复杂，更易受到影响，因此在安装与维护自动雨量观测计时，必须重视基点位置的调节与雨量计的水平性。降雨强度是影响雨量计翻斗计数的重要因素，由于翻斗具有翻转惯性，降雨量大，翻斗技术次数会多于实际。此外，翻斗翻转对时间有一定要求，翻斗在翻转时，可能会造成重复计算，据相关数据显示，降水量达到250mm/h时，由于额外雨水流入而对雨量计量产生的影响尤为明显。自动观测的翻斗雨量计机械结构复杂，降雨强度对其观测精度具有重要影响。

4　减小自动与人工观测降雨量结果差异的具体对策

4.1对人工雨量观测工作严格要求

人工雨量观测计依靠人工实现降雨量的统计，对工作人员工作步骤与工作态度具有较高要求，进行人工雨量观测时，观测时间应尽量靠近整点，但在炎热干燥的日子，为了防止蒸发太多，在降水停止后就要立即测量，以免造成降雨量不准。工作人员必须细心操作、准确读数、减少人为误差，准确定位人工雨量观测基点，减少测量误差。如果发现人工雨量观测计的测量仪器上附着少量雨水，则应当先行处理，而后进行观测。加强人工雨量计降雨数据统计的人工整理工作，避免错读数据，减少人为因素的影响。注意仪器保养，防沙防虫，及时检查人工雨量计工作状态，同时注意仪器精度校对，确保记数与记录值之间的一致。

4.2多次测量减小空间采样差

在自动与人工雨量观测在单次采集降雨量对比中，极易出现差异较大现象，通过多次测量求平均值可以有效减少空间采样差，避免上述现象多次测量求平均是一种测量方法。多次测量是减少人工测量出现偶然误差的一种有效措施。人工测量在很多情况下会导致误差，甚至出现错误，如果用一些误差大甚至错误的数去计算，必然得出不准确的结果。多次测量，可以有效避免错误。通过多次测量，可以排除一些很明显错的数据，从而降低了误差。有效排除错误以后，雨量观测只存在误差，测值总是在实际值附近浮动，这样大量测量后取平均会很接近正确值。

5　结语

自动雨量观测计与人工雨量观测计是两种不同的降雨量观测仪器，各有所长，应当将人工雨量观测计与自动雨量观测计结合使用，对两种仪器测得的降雨量信息进行综合分析，提高降雨预报的准确性。在使用过程中，必须注意两种仪器的保养，尽量避免外界因素影响降雨量测量工作，有效减少误差，保证雨量测量数据准确。自动雨量观测计与人工雨量观测计所测降雨量数据或多或少的会存在一些差异，这是多种因素造成的，相对而言，自动雨量观测计的测量数据更加真实，可以准确地反映当地降雨情况。相信随着科技的不断发展，自动雨量观测技术将会不断更新，促进我国水文事业的不断进步。陕西水利

参考文献

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（责任编辑：李蕊）

中图分类号：P412

文献标识码：A