ICS07.060

CCSA47

15

內(nèi)蒙古自治區(qū)地方標準

DB15/T3971—2025

荒漠生態(tài)系統(tǒng)高時間分辨率智能氣象觀測

技術(shù)規(guī)范

Technicalspecificationforhightimeresolutionintelligent

meteorologicalobservationofdesertecosystem

2025-04-18發(fā)布2025-05-18實施

內(nèi)蒙古自治區(qū)市場監(jiān)督管理局發(fā)布

DB15/T3971—2025

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定

起草。

本文件由內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象標準化技術(shù)委員會（SAM/TC23）提出并歸口。

本文件起草單位：內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象數(shù)據(jù)中心、呼和浩特市氣象局。

本文件主要起草人：安學武、裴浩、王馳、重陽、周雪松、李博、趙建凱、張晨陽、袁甲坤、岑瑤、

劉金華。

I

DB15/T3971—2025

荒漠生態(tài)系統(tǒng)高時間分辨率智能氣象觀測技術(shù)規(guī)范

1范圍

本文件規(guī)定了荒漠生態(tài)系統(tǒng)高時間分辨率氣象觀測站類別、觀測要素、組成結(jié)構(gòu)、功能要求、安全

要求和環(huán)境要求等。

本文件適用于荒漠生態(tài)系統(tǒng)高時間分辨率氣象數(shù)據(jù)的采集、處理及高時間分辨率智能氣象觀測站

的設(shè)計和生產(chǎn)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T2423.17環(huán)境試驗第2部分:試驗方法試驗Ka:鹽霧

GB/T4208外殼防護等級（IP代碼）

GB/T35237—2017地面氣象觀測規(guī)范自動觀測

QX/T118—2020氣象觀測資料質(zhì)量控制地面

QX/T200生態(tài)氣象術(shù)語

QX/T485—2019氣象觀測站分類及命名規(guī)則

QX/T520—2019自動氣象站

3術(shù)語和定義

QX/T200界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。

荒漠生態(tài)系統(tǒng)desertecosystem

由超旱生、旱生的小喬木、灌木、半灌木和草本植物占優(yōu)勢的生物群落以及降水稀少、蒸發(fā)強烈、

干旱的非生物環(huán)境共同形成的自然生態(tài)系統(tǒng)。

[來源：HJ1170—2021，3.1，有修改]

智能自動氣象站intelligentautomaticweatherstation

能自動進行地面氣象要素觀測、處理、存儲和傳輸?shù)膬x器，并具備數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、狀態(tài)信息檢測、

遠程指令操作和遠程升級等功能。

[來源：GB/T35221—2017，3.2，有修改]

1

DB15/T3971—2025

采樣瞬時值samplinginstantaneousvalue

在采樣過程中獲取的某一時刻的氣象要素單個測量值。本文件中簡稱采樣值。

[來源：GB/T35237—2017，3.2]

高時間分辨率數(shù)據(jù)采集器hightimeresolutiondatacollector

數(shù)據(jù)采樣頻率能夠達到秒級（1次/s）并具備處理、存儲、輸出氣象數(shù)據(jù)功能的裝置。本文件中簡

稱采集器。

[來源：GB/T35237—2017，3.1，有修改]

4縮略語

下列縮略語適用于本文件。

BUFR：氣象數(shù)據(jù)的二進制通用表示格式（BinaryUniversalFormforRepresentationofmeteoro-

logicaldata）

5氣象觀測站類別

氣象觀測站類別應符合QX/T485—2019中表1的規(guī)定，荒漠生態(tài)系統(tǒng)高時間分辨率智能觀測站屬于

地面觀測層的應用氣象觀測站。

6觀測要素

觀測要素包括常規(guī)氣象要素與生態(tài)氣象要素，其中常規(guī)氣象要素包括但不限于氣溫、相對濕度、本

站氣壓、風速、風向、降水量、地溫、輻射、日照、蒸發(fā)量，生態(tài)氣象要素包括但不限于土壤體積含水

量、土壤pH值、地下水位。

7組成結(jié)構(gòu)

高時間分辨率智能氣象觀測站主要由采集器、傳感器與外圍設(shè)備、配套設(shè)備和軟件組成。

宜根據(jù)觀測需要配置氣溫、相對濕度、本站氣壓、風速、風向、降水量、地溫、輻射、日照、蒸

發(fā)量、土壤體積含水量、土壤pH值、地下水位檢測等傳感器。其中地溫一般包括草（雪）面溫度、地

面溫度、淺層地溫、深層地溫，輻射一般包括總輻射、凈輻射、直接輻射。

采集器由微處理器、時鐘單元、存儲器、信號處理單元、狀態(tài)檢測單元、傳感器信號輸入接口、

數(shù)據(jù)遠程傳輸單元、外擴存儲卡接口、物聯(lián)網(wǎng)管理單元、顯示操作單元、嵌入式軟件等組成?？筛鶕?jù)需

要使用多個采集器構(gòu)成分布式的采集器組。

外圍設(shè)備由電源、終端計算機、通信終端、外部存儲器、防雷裝置等組成。電源可以選擇交流供

電或太陽能供電。

配套設(shè)備由風桿、百葉箱、支架和安裝附件等組成。

軟件由嵌入式采集軟件和業(yè)務(wù)軟件組成。

8功能要求

2

DB15/T3971—2025

高時間分辨率智能氣象觀測站的測量性能應符合表1的規(guī)定。

表1高時間分辨率智能氣象觀測站的測量性能

測量要素測量范圍分辨力最大允許誤差

氣溫-50℃～50℃0.1℃±0.2℃

±3%（≤80%）

相對濕度5%～100%1%

±5%（＞80%）

氣壓450hPa～1100hPa0.1hPa±0.3hPa

風速0m/s～60m/s0.1m/s±（0.5+0.03Va）m/s

風向0°～360°3°±5°

±0.4mm（≤10mm）

降水量0mm～400mm0.1mm

±4%（＞10mm）

-50℃～50℃：±0.2℃

草（雪）面溫度-50℃～80℃0.1℃

50℃～80℃：±0.5℃

-50℃～50℃：±0.2℃

地面溫度-50℃～80℃0.1℃

50℃～80℃：±0.5℃

淺層地溫-40℃～60℃0.1℃±0.3℃

深層地溫-30℃～40℃0.1℃±0.3℃

總輻射0W/m2～2000W/m21W/m2±5%

凈輻射-200W/m2～1400W/m21W/m2±20%

直接輻射0W/m2～2000W/m21W/m2±2%

日照0h～24h60s±0.1h

±0.2mm（≤10mm）

蒸發(fā)量0mm～100mm0.1mm

±2%（＞10mm）

±1%（≤40%）

土壤體積含水量0%～100%0.1%

±2%（＞40%）

土壤pH值5～80.1±0.1

地下水位0cm～2000cm1cm±5cm

aV為實際風速

數(shù)據(jù)采集

8.1.1采集器以內(nèi)部時鐘為觀測時鐘。觀測時制以北京時，具備網(wǎng)絡(luò)自動校時功能。

8.1.2采集器可根據(jù)觀測需要配置采樣頻率，默認采樣頻率應符合GB/T35237—2017的4.2.1的規(guī)

定。

8.1.3部分氣象要素的高時間分辨率最高采樣頻率應符合表2的規(guī)定。

3

DB15/T3971—2025

表2高時間分辨率最高采樣頻率

最高采樣頻率

觀測要素

次/min

氣溫60

相對濕度60

本站氣壓60

風速240

風向60

降水量a60

草（雪）面溫度60

地面溫度60

淺層地溫60

深層地溫60

總輻射60

凈輻射60

直接輻射60

土壤體積含水量2

其他生態(tài)觀測要素（土壤pH值、地下水位等）1

a降水量指稱重式降水傳感器獲取的降水量

8.1.4采樣時序為氣溫、相對濕度、本站氣壓、風速、風向、降水量、草（雪）面溫度、地面溫度、

淺層地溫、深層地溫、總輻射、凈輻射、直接輻射、日照、蒸發(fā)量、土壤體積含水量、土壤pH值、地

下水位。

數(shù)據(jù)處理

8.2.1對傳感器按預定的采樣頻率進行掃描和將獲得的電信號轉(zhuǎn)換成微控制器可讀信號，并完成電信

號到氣象要素量值的轉(zhuǎn)換，得到氣象要素觀測值采樣序列。

8.2.2計算氣象觀測統(tǒng)計值，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查。

8.2.3常規(guī)氣象觀測數(shù)據(jù)的處理方法及算法應按照附錄A的規(guī)定。數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查包括但不限于對采樣

值的界限值檢查、時變檢查等，相關(guān)指標應符合QX/T118—2020中附錄A的規(guī)定。

數(shù)據(jù)存儲

8.3.1業(yè)務(wù)軟件對高時間分辨率氣象觀測數(shù)據(jù)按照BUFR格式保存。

8.3.2采集器應存儲不少于72h的采樣值。

8.3.3采集器內(nèi)部的數(shù)據(jù)存貯器應具備掉電保存功能。

數(shù)據(jù)傳輸

高時間分辨率數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)傳輸（數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)通信）應同時具備主動傳輸與被動傳輸兩種

模式，遠程通信傳輸可采用無線方式或有線網(wǎng)絡(luò)方式。

9安全要求

4

DB15/T3971—2025

應符合QX/T520—2019中6.4的規(guī)定。

10環(huán)境要求

能夠適應在我國不同海拔和氣候地區(qū)的荒漠化環(huán)境中長時間連續(xù)測量。

溫度：-40℃～60℃。

濕度：0%RH～100%RH。

氣壓：450hPa～1060hPa。

抗鹽霧腐蝕：48h鹽霧沉降試驗，應符合GB/T2423.17的規(guī)定。

外殼防護等級：應符合GB/T4208的規(guī)定。

5

DB15/T3971—2025

A

A

附錄A

（規(guī)范性）

常用數(shù)據(jù)處理方法及算法

A.1算術(shù)平均法

應用于氣壓、溫度、相對濕度、觀測時間段內(nèi)平均風速、草溫、地溫、輻照度、能見度、土壤水分

等氣象觀測要素平均值按公式（A.1）計算。

∑??

Y=?=1?……………(A.1)

?

式中：

——觀測時段內(nèi)氣象變量的平均值；

N——觀測時段內(nèi)的樣本總數(shù)，由“采樣頻率”和“平均值時間區(qū)間”決定；

yi——觀測時段內(nèi)第i個氣象變量的采樣瞬時值（樣本），其中，“錯誤”、“可疑”等非“正確”

的樣本應丟棄而不用于計算，即令yi=0；

m——觀測時段內(nèi)“正確”的樣本數(shù)（m≤N）。

A.2滑動平均法

適用3s平均風速、10min平均風速、10min平均能見度等氣象變量平均值按公式（A.2）計算。

?

∑??(A.2)

Y=?=?

n?

式中：

——第n次計算的氣象變量的平均值；

N——是平均值時間區(qū)間內(nèi)的樣本總數(shù)，由“采樣頻率”和“平均值時間區(qū)間”決定；

a——在移動著的平均值時間區(qū)間內(nèi)的第1個樣本：當n≤N時a=1，當nN時a=n?N+1；

yi——第i個樣本值，其中，“錯誤”、“