1 河南省自動土壤水分觀測站的建設(shè)
　　自動土壤水分檢測站的建設(shè)工作包含臺站選址、省級數(shù)據(jù)中心建設(shè)、臺站設(shè)備安裝、培訓(xùn)等多項(xiàng)工作。
　　1. 1 擬建站點(diǎn)選址相關(guān)工作
　　自動土壤水分觀測站設(shè)備安裝前，河南省觀測網(wǎng)絡(luò)處要求擬進(jìn)行自動土壤水分觀測站建設(shè)的縣（ 市、區(qū)） 進(jìn)行選址工作。選址時要考慮以下兩點(diǎn)：
　　1） 在代表性符合要求的前提下，要著重考慮安全性，以免日后設(shè)備遭到破壞或被盜竊；
　　2）符合要求的鄉(xiāng)鎮(zhèn)氣象站、人影固定炮站和農(nóng)業(yè)科技示范園的作物地段，要著重考慮對比觀測的便利性和土壤水文、物理特性測定的要求等。選好地址后，要分別拍攝擬選站址四周八方位和全景的數(shù)碼照片報觀測網(wǎng)絡(luò)處審核。
　　1. 2 省級數(shù)據(jù)中心建設(shè)
　　在設(shè)備安裝前，首行省級數(shù)據(jù)中心的建設(shè)工作。中心站服務(wù)器平臺為 Windows2003 Server，數(shù)據(jù)庫軟件為 SQL SERVER，并在其上建立了自動土壤水分資料數(shù)據(jù)庫、臺站參數(shù)數(shù)據(jù)庫。安裝自動土壤水分觀測站設(shè)備前要在中心站服務(wù)器上輸入站號、站名、經(jīng)緯度、海拔高度、采集器地址、10 cm 至100 cm 土壤水文參數(shù)，使中心站可以正常接收自動土壤水分觀測站傳輸來的數(shù)據(jù)并入庫，同時生成自動土壤水分觀測資料報文，并通過自動傳輸程序?qū)笪陌l(fā)往報文服務(wù)器。
　　1. 3 各臺站設(shè)備安裝
　　臺站自動土壤水分觀測設(shè)備的安裝工作由市、縣配合河南省大氣探測技術(shù)保障中心和科研所共同完成。自動土壤水分觀測站區(qū)站號是由河南省觀測網(wǎng)絡(luò)處按照相關(guān)業(yè)務(wù)規(guī)定統(tǒng)一確定的。觀測場地建設(shè)，包括圍欄、防雷設(shè)施、安全標(biāo)識、安全防盜網(wǎng)、太陽能電池板桿子等都有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化要求。
　　1. 4 培訓(xùn)工作
　　每批自動土壤水分觀測站建設(shè)前后，河南省都會舉辦自動土壤水分觀測站建設(shè)培訓(xùn)班，圍繞自動土壤水分觀測站安裝、標(biāo)定、作物地段的選擇等，進(jìn)行業(yè)務(wù)技術(shù)培訓(xùn)。通過培訓(xùn)，使學(xué)員掌握自動土壤水分觀測站的安裝、日常維護(hù)、對比觀測技術(shù)方法和基礎(chǔ)知識，從而提高全省農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)服務(wù)能力。
　　2 河南省自動土壤水分觀測網(wǎng)的運(yùn)行及管理
　　2. 1 自動土壤水分觀測網(wǎng)的運(yùn)行情況
　　截至 2010 年年底，河南省共布設(shè)了 138 部自動土壤水分觀測站，站網(wǎng)覆蓋了全省 120 多個縣區(qū)，已經(jīng)形成了較為有效的土壤水分與干旱監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)（ 見圖 1） 。

　　圖 1 河南省自動土壤水分觀測站分布圖
　　各個臺站的自動土壤水分觀測設(shè)備基本運(yùn)行正常。運(yùn)行期間，也發(fā)生過臺站設(shè)備故障、數(shù)據(jù)無法正常傳輸、接收軟件故障等一些問題，由于業(yè)務(wù)人員實(shí)時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)問題，及時解決、處理問題，因而確保了自動土壤水分觀測網(wǎng)的正常運(yùn)行。
　　2. 2 自動土壤水分觀測網(wǎng)的維護(hù)與管理
　　在近兩年的維護(hù)管理工作中，逐漸完善了管理制度，規(guī)范了維護(hù)業(yè)務(wù)流程。
　　2. 2. 1 加強(qiáng)日常維護(hù)工作
　　為保持自動土壤水分觀測設(shè)備處于正常連續(xù)的運(yùn)行狀態(tài)，臺站業(yè)務(wù)人員每天 09 時和 17 時兩次查看實(shí)時觀測數(shù)據(jù)是否正常，出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)時，及時向省大氣探測技術(shù)保障中心報告。發(fā)現(xiàn)儀器故障時，將故障記錄在值班日志上，及時通知設(shè)備生產(chǎn)廠家，并報告省大氣探測技術(shù)保障中心進(jìn)行維修。每周巡視觀測場和自動土壤水分觀測儀等設(shè)備1 ～2 次。
　　每年至少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(yàn)一次。每年春季對防雷設(shè)施、太陽能電池板等進(jìn)行一次全面檢查，對接地電阻進(jìn)行復(fù)測。
　　2. 2. 2 省級業(yè)務(wù)監(jiān)控
　　省觀測網(wǎng)絡(luò)處負(fù)責(zé)自動土壤水分的業(yè)務(wù)管理，省大氣探測技術(shù)保障中心負(fù)責(zé)全省自動土壤水分設(shè)備的維護(hù)，省氣象科學(xué)研究所負(fù)責(zé)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)的技術(shù)支持。
　　省局中心站制定了嚴(yán)格的值班制度，安排專人值班，加強(qiáng)對數(shù)據(jù)的監(jiān)控，認(rèn)真登記值班日記，發(fā)現(xiàn)缺數(shù)據(jù)及時發(fā)短信聯(lián)系臺站，排查解決問題。對于中心數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)做到定時維護(hù)和備份。
　　為了更好地維護(hù)自動土壤水分觀測網(wǎng)正常運(yùn)行，還建立了自動土壤水分監(jiān)控平臺，確保自動土壤水分觀測網(wǎng)的數(shù)據(jù)可靠、運(yùn)行穩(wěn)定以及建設(shè)效益的發(fā)揮。在省級數(shù)據(jù)庫中，建立了每個自動土壤水分觀測儀的電子檔案，詳細(xì)保存?zhèn)鞲衅?、采集器的?biāo)定、安裝、維護(hù)、運(yùn)行等信息，以及每個臺站參數(shù)、土壤類型、土壤參數(shù)以及所安儀器的信息。通過平臺，可清楚地實(shí)時顯示各站點(diǎn)儀器運(yùn)行狀態(tài)。對于故障站點(diǎn)，監(jiān)控報警模塊會根據(jù)故障時間節(jié)點(diǎn)分級自動發(fā)送短信給臺站值班人員、臺站負(fù)責(zé)人、市局業(yè)務(wù)科、市局業(yè)務(wù)局長、省局等各級管理部門，以督促故障盡快解決。系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)模塊會記錄此次故障情況及查詢歷史故障。
　　2. 2. 3 每月考核、加強(qiáng)管理
　　根據(jù)省局觀測網(wǎng)絡(luò)處文件要求，省氣象科學(xué)研究所負(fù)責(zé)統(tǒng)計上報每月觀測數(shù)據(jù)正確率（ 觀測數(shù)據(jù)正確率 =（ 正確數(shù)據(jù)個數(shù)/總數(shù)據(jù)個數(shù)） ×99%） ，省大氣探測技術(shù)保障中心負(fù)責(zé)統(tǒng)計上報每月傳輸及時率（ 傳輸及時率 = （ 實(shí)際通訊次數(shù)/應(yīng)通訊總次數(shù)） ×99% ） ，觀測網(wǎng)絡(luò)處會根據(jù)考核結(jié)果進(jìn)行通報。
　　2. 3 自動土壤水分觀測儀的對比觀測與標(biāo)定
　　科學(xué)、準(zhǔn)確的標(biāo)定，是保證自動土壤水分儀正常業(yè)務(wù)化運(yùn)行的基礎(chǔ)。目前，對自動土壤水分儀的標(biāo)定是假設(shè)以人工觀測為準(zhǔn)確的，將自動測墑數(shù)據(jù)和人工測墑數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型，得出標(biāo)定參數(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的標(biāo)定，因此人工取土對比觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量尤為重要［5］。在標(biāo)定分析過程中，發(fā)現(xiàn)有人工觀測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，同一次觀測 4 個重復(fù)之間差異很大，以至于無法正常標(biāo)定； 有的站所測土壤水文參數(shù)明顯有誤，也無法正常標(biāo)定； 也有觀測記錄薄填寫、審核不認(rèn)真，連站號、觀測時間都填錯的； 還有儀器存在故障，沒有及時發(fā)現(xiàn)，從而影響標(biāo)定工作。因此，應(yīng)不斷完善業(yè)務(wù)流程，加強(qiáng)管理，避免類似問題出現(xiàn)。
　　目前河南省 2009 年 10 月和 2010 年 1 月建設(shè)的 65 個作物地段自動土壤水分觀測站中已有 57 個通過中國驗(yàn)收并投入業(yè)務(wù)運(yùn)行，2010 年 10月建設(shè)的 57 個自動土壤水分觀測站全部通過驗(yàn)收并投入業(yè)務(wù)運(yùn)行。
　　3 河南省自動土壤水分觀測資料的應(yīng)用
　　3. 1 自動土壤水分觀測數(shù)據(jù)的共享
　　自動土壤水分觀測資料經(jīng)由寬帶網(wǎng)或 GPRS 無線傳輸?shù)竭_(dá)中心站服務(wù)器并存入自動土壤水分觀測數(shù)據(jù)庫中。自動土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)的共享可以分為 3種方式： 一是用戶根據(jù)的用戶名、密碼直接訪問數(shù)據(jù)庫，根據(jù)需要調(diào)取相應(yīng)的數(shù)據(jù)； 二是用戶通過客戶端瀏覽軟件，瀏覽全省土壤水分分布情況，查詢各臺站各時段土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)； 三是通過網(wǎng)站訪問自動土壤水分服務(wù)產(chǎn)品，網(wǎng)站提供了河南省各自動測墑臺站的土壤水分圖形分布及數(shù)據(jù)查詢、臺站運(yùn)行情況自動監(jiān)測、相關(guān)軟件下載等功能。
　　3. 2 自動土壤水分觀測資料的應(yīng)用
　　河南省自動土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)目前應(yīng)用在農(nóng)業(yè)氣象周報、干旱服務(wù)材料及凍土深度、降雨滲透深度服務(wù)等方面。為了規(guī)范河南省自動土壤水分觀測站業(yè)務(wù)試運(yùn)行以及觀測資料應(yīng)用產(chǎn)品的制作、發(fā)布等工作，河南省觀測網(wǎng)絡(luò)處于2010 年8 月下發(fā)了《關(guān)于規(guī)范自動土壤水分觀測站業(yè)務(wù)試運(yùn)行及觀測資料應(yīng)用產(chǎn)品的通知》（ 氣測函〔2010〕26 號） 。文件中除了要求加強(qiáng)日常使用、維護(hù)、管理工作外，還規(guī)定了規(guī)范觀測資料應(yīng)用產(chǎn)品的制作、發(fā)布等工作流程。
　　3. 2. 1 及時在網(wǎng)上發(fā)布自動土壤水分服務(wù)產(chǎn)品
　　河南省氣象科學(xué)研究所每日滾動制作 08 時、15時的產(chǎn)品，并且及時發(fā)布上網(wǎng)。產(chǎn)品包括全省及當(dāng)?shù)氐耐寥乐亓亢史植紙D、體積含水率分布圖、相對濕度分布圖、有效水分貯存量分布圖及代表站點(diǎn)的單站逐時各層土壤重量含水率、體積含水率、相對濕度、有效水分貯存量曲線圖（ 見圖 2） 。

　　圖 2 河南省自動土壤水分產(chǎn)品
　　3. 2. 2 在農(nóng)業(yè)氣象、遙感等服務(wù)產(chǎn)品中應(yīng)用自動土壤水分資料
　　農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)服務(wù)中，應(yīng)用自動土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)制作農(nóng)氣周報已有上百期。當(dāng)有 118 個站的測墑資料時，周報中不使用自動土壤水分觀測數(shù)據(jù)； 只有30 個站的測墑資料時，周報中使用自動土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)，并且和實(shí)測墑情進(jìn)行對比分析。當(dāng)沒有實(shí)測墑情資料或?qū)崪y墑情資料較少時，土壤墑情遙感監(jiān)測材料使用自動土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行反演分析。自動土壤水分資料在農(nóng)業(yè)氣象周報、土壤墑情遙感監(jiān)測分析等干旱服務(wù)材料中的應(yīng)用，提高了干旱服務(wù)產(chǎn)品的時效性。
　　3. 2. 3 增加凍土服務(wù)產(chǎn)品
　　在土壤發(fā)生凍結(jié)時，土壤水分傳感器測量的土壤介質(zhì)變化，土壤中液態(tài)水變?yōu)楣虘B(tài)冰，介電數(shù)由水1 變?yōu)?30，土壤水分曲線表現(xiàn)為急劇減小。根據(jù)土壤水分傳感器這一特性，結(jié)合自動站地溫資料，在2011 年年初增加了凍土服務(wù)產(chǎn)品（ 如圖 3） 。由此也可以看出，冬天土壤凍結(jié)后，凍結(jié)層次的自動土壤水分觀測數(shù)據(jù)不能準(zhǔn)確反映土壤水分的變化，亟需制定冬季自動土壤水分觀測業(yè)務(wù)規(guī)范。

　　圖 3 河南省凍土深度分布圖
　　3. 3 制作自動土壤水分月報表
　　受中國綜合觀測司委托，開發(fā)了自動土壤水分月報表軟件（ Report of Automatic Soil Mois-ture，RASM） ，用于編制自動土壤水分月報表。該軟件可以使用 DZN1、DZN2、DZN3 三種型號自動土壤水分觀測設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件生成月報表，也可使用自動土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)庫資料生成月報表，并對報表數(shù)據(jù)審核，進(jìn)行手工或自動訂正，生成多個臺站的自動土壤水分月報表，并具有對報表進(jìn)行預(yù)覽、打印、導(dǎo)出等功能。目前，自動土壤水分月報表軟件順利通過了中國的驗(yàn)收，已經(jīng)在全國推廣使用。
　　4 結(jié) 語
　　自動土壤水分監(jiān)測網(wǎng)的建成可以快速準(zhǔn)確地收集到土壤墑情信息，提高觀測時效，消除人工讀數(shù)誤差，減輕基層氣象臺站工作人員勞動強(qiáng)度，符合氣象觀測現(xiàn)代化的發(fā)展方向，對提高觀測資料的匯集自動化、規(guī)范化、業(yè)務(wù)化程度，起到了極大的推動作用。但在自動土壤水分觀測網(wǎng)建成后，如何做好設(shè)備的維護(hù)工作，確保數(shù)據(jù)按時上傳，使這些數(shù)據(jù)真正應(yīng)用于業(yè)務(wù)、服務(wù)于業(yè)務(wù)，尚有待進(jìn)一步探索。