DB15∕T 3971-2025 荒漠生态系统高时间分辨率智能气象观测技术规范

ICS07.060

CCSA47

15

内蒙古自治区地方标准

DB15/T3971—2025

荒漠生态系统高时间分辨率智能气象观测

技术规范

Technicalspecificationforhightimeresolutionintelligent

meteorologicalobservationofdesertecosystem

2025-04-18发布2025-05-18实施

内蒙古自治区市场监督管理局发布

DB15/T3971—2025

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

本文件由内蒙古自治区气象标准化技术委员会（SAM/TC23）提出并归口。

本文件起草单位：内蒙古自治区气象数据中心、呼和浩特市气象局。

本文件主要起草人：安学武、裴浩、王驰、重阳、周雪松、李博、赵建凯、张晨阳、袁甲坤、岑瑶、

刘金华。

I

DB15/T3971—2025

荒漠生态系统高时间分辨率智能气象观测技术规范

1范围

本文件规定了荒漠生态系统高时间分辨率气象观测站类别、观测要素、组成结构、功能要求、安全

要求和环境要求等。

本文件适用于荒漠生态系统高时间分辨率气象数据的采集、处理及高时间分辨率智能气象观测站

的设计和生产。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T2423.17环境试验第2部分:试验方法试验Ka:盐雾

GB/T4208外壳防护等级（IP代码）

GB/T35237—2017地面气象观测规范自动观测

QX/T118—2020气象观测资料质量控制地面

QX/T200生态气象术语

QX/T485—2019气象观测站分类及命名规则

QX/T520—2019自动气象站

3术语和定义

QX/T200界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

荒漠生态系统desertecosystem

由超旱生、旱生的小乔木、灌木、半灌木和草本植物占优势的生物群落以及降水稀少、蒸发强烈、

干旱的非生物环境共同形成的自然生态系统。

[来源：HJ1170—2021，3.1，有修改]

智能自动气象站intelligentautomaticweatherstation

能自动进行地面气象要素观测、处理、存储和传输的仪器，并具备数据质量控制、状态信息检测、

远程指令操作和远程升级等功能。

[来源：GB/T35221—2017，3.2，有修改]

1

DB15/T3971—2025

采样瞬时值samplinginstantaneousvalue

在采样过程中获取的某一时刻的气象要素单个测量值。本文件中简称采样值。

[来源：GB/T35237—2017，3.2]

高时间分辨率数据采集器hightimeresolutiondatacollector

数据采样频率能够达到秒级（1次/s）并具备处理、存储、输出气象数据功能的装置。本文件中简

称采集器。

[来源：GB/T35237—2017，3.1，有修改]

4缩略语

下列缩略语适用于本文件。

BUFR：气象数据的二进制通用表示格式（BinaryUniversalFormforRepresentationofmeteoro-

logicaldata）

5气象观测站类别

气象观测站类别应符合QX/T485—2019中表1的规定，荒漠生态系统高时间分辨率智能观测站属于

地面观测层的应用气象观测站。

6观测要素

观测要素包括常规气象要素与生态气象要素，其中常规气象要素包括但不限于气温、相对湿度、本

站气压、风速、风向、降水量、地温、辐射、日照、蒸发量，生态气象要素包括但不限于土壤体积含水

量、土壤pH值、地下水位。

7组成结构

高时间分辨率智能气象观测站主要由采集器、传感器与外围设备、配套设备和软件组成。

宜根据观测需要配置气温、相对湿度、本站气压、风速、风向、降水量、地温、辐射、日照、蒸

发量、土壤体积含水量、土壤pH值、地下水位检测等传感器。其中地温一般包括草（雪）面温度、地

面温度、浅层地温、深层地温，辐射一般包括总辐射、净辐射、直接辐射。

采集器由微处理器、时钟单元、存储器、信号处理单元、状态检测单元、传感器信号输入接口、

数据远程传输单元、外扩存储卡接口、物联网管理单元、显示操作单元、嵌入式软件等组成。可根据需

要使用多个采集器构成分布式的采集器组。

外围设备由电源、终端计算机、通信终端、外部存储器、防雷装置等组成。电源可以选择交流供

电或太阳能供电。

配套设备由风杆、百叶箱、支架和安装附件等组成。

软件由嵌入式采集软件和业务软件组成。

8功能要求

2

DB15/T3971—2025

高时间分辨率智能气象观测站的测量性能应符合表1的规定。

表1高时间分辨率智能气象观测站的测量性能

测量要素测量范围分辨力最大允许误差

气温-50℃～50℃0.1℃±0.2℃

±3%（≤80%）

相对湿度5%～100%1%

±5%（＞80%）

气压450hPa～1100hPa0.1hPa±0.3hPa

风速0m/s～60m/s0.1m/s±（0.5+0.03Va）m/s

风向0°～360°3°±5°

±0.4mm（≤10mm）

降水量0mm～400mm0.1mm

±4%（＞10mm）

-50℃～50℃：±0.2℃

草（雪）面温度-50℃～80℃0.1℃

50℃～80℃：±0.5℃

-50℃～50℃：±0.2℃

地面温度-50℃～80℃0.1℃

50℃～80℃：±0.5℃

浅层地温-40℃～60℃0.1℃±0.3℃

深层地温-30℃～40℃0.1℃±0.3℃

总辐射0W/m2～2000W/m21W/m2±5%

净辐射-200W/m2～1400W/m21W/m2±20%

直接辐射0W/m2～2000W/m21W/m2±2%

日照0h～24h60s±0.1h

±0.2mm（≤10mm）

蒸发量0mm～100mm0.1mm

±2%（＞10mm）

±1%（≤40%）

土壤体积含水量0%～100%0.1%

±2%（＞40%）

土壤pH值5～80.1±0.1

地下水位0cm～2000cm1cm±5cm

aV为实际风速

数据采集

8.1.1采集器以内部时钟为观测时钟。观测时制以北京时，具备网络自动校时功能。

8.1.2采集器可根据观测需要配置采样频率，默认采样频率应符合GB/T35237—2017的4.2.1的规

定。

8.1.3部分气象要素的高时间分辨率最高采样频率应符合表2的规定。

3

DB15/T3971—2025

表2高时间分辨率最高采样频率

最高采样频率

观测要素

次/min

气温60

相对湿度60

本站气压60

风速240

风向60

降水量a60

草（雪）面温度60

地面温度60

浅层地温60

深层地温60

总辐射60

净辐射60

直接辐射60

土壤体积含水量2

其他生态观测要素（土壤pH值、地下水位等）1

a降水量指称重式降水传感器获取的降水量

8.1.4采样时序为气温、相对湿度、本站气压、风速、风向、降水量、草（雪）面温度、地面温度、

浅层地温、深层地温、总辐射、净辐射、直接辐射、日照、蒸发量、土壤体积含水量、土壤pH值、地

下水位。

数据处理

8.2.1对传感器按预定的采样频率进行扫描和将获得的电信号转换成微控制器可读信号，并完成电信

号到气象要素量值的转换，得到气象要素观测值采样序列。

8.2.2计算气象观测统计值，并实现数据质量检查。

8.2.3常规气象观测数据的处理方法及算法应按照附录A的规定。数据质量检查包括但不限于对采样

值的界限值检查、时变检查等，相关指标应符合QX/T118—2020中附录A的规定。

数据存储

8.3.1业务软件对高时间分辨率气象观测数据按照BUFR格式保存。

8.3.2采集器应存储不少于72h的采样值。

8.3.3采集器内部的数据存贮器应具备掉电保存功能。

数据传输

高时间分辨率数据采集器的数据传输（数据传送、数据通信）应同时具备主动传输与被动传输两种

模式，远程通信传输可采用无线方式或有线网络方式。

9安全要求

4

DB15/T3971—2025

应符合QX/T520—2019中6.4的规定。

10环境要求

能够适应在我国不同海拔和气候地区的荒漠化环境中长时间连续测量。

温度：-40℃～60℃。

湿度：0%RH～100%RH。

气压：450hPa～1060hPa。

抗盐雾腐蚀：48h盐雾沉降试验，应符合GB/T2423.17的规定。

外壳防护等级：应符合GB/T4208的规定。

5

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A

A

附录A

（规范性）

常用数据处理方法及算法

A.1算术平均法

应用于气压、温度、相对湿度、观测时间段内平均风速、草温、地温、辐照度、能见度、土壤水分

等气象观测要素平均值按公式（A.1）计算。

∑푁푦

Y=푖=1푖……………(A.1)

푚

式中：

——观测时段内气象变量的平均值；

N——观测时段内的样本总数，由“采样频率”和“平均值时间区间”决定；

yi——观测时段内第i个气象变量的采样瞬时值（样本），其中，“错误”、“可疑”等非“正确”

的样本应丢弃而不用于计算，即令yi=0；

m——观测时段内“正确”的样本数（m≤N）。

A.2滑动平均法

适用3s平均风速、10min平均风速、10min平均能见度等气象变量平均值按公式（A.2）计算。

푁

∑푦푖(A.2)

Y=푖=푎

n푚

式中：

——第n次计算的气象变量的平均值；

N——是平均值时间区间内的样本总数，由“采样频率”和“平均值时间区间”决定；

a——在移动着的平均值时间区间内的第1个样本：当n≤N时a=1，当nN时a=n−N+1；

yi——第i个样本值，其中，“错误”、“