GBT 47431-2026 地面气象观测数据格式 BUFR标准立项发展报告

地面气象观测数据格式BUFR标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:BUFRFormatforSurfaceMeteorologicalObservationData报告日期：2026年5月报告编制单位：标准发展研究课题组摘要随着气象观测技术的迅猛发展和全球气象数据交换需求的日益增长，传统气象观测数据编码格式在数据传输效率、信息表达能力及国际兼容性等方面已难以满足现代气象业务和科学研究的双重需求。为推进我国地面气象观测数据格式的标准化、国际化和现代化进程，国家市场监督管理总局（国家标准化管理委员会）批准发布了国家标准GB/T47431-2026《地面气象观测数据格式BUFR》。该标准以世界气象组织（WMO）倡导的二进制通用气象数据表示格式（BUFR）为基础，结合我国地面气象观测业务的实际特点和技术要求，系统规定了地面气象观测数据采用BUFR格式编码的总体框架、数据描述、报文结构、压缩与加密处理方法以及数据解码流程。本报告全面梳理了该标准的立项背景、技术内容、编制原则及预期实施效益，并对主要起草单位的业务基础与技术贡献进行了详细介绍。报告指出，GB/T47431-2026的发布实施填补了我国地面气象观测数据格式在国家级标准层面的空白，对于提升我国气象数据国际交换能力、支撑全球气象数据共享和防灾减灾工作具有深远意义。关键词：地面气象观测；BUFR格式；数据编码；气象数据交换；标准化；二进制通用数据表示Keywordssurfacemeteorologicalobservation;BUFRformat;dataencoding;meteorologicaldataexchange;standardization;BinaryUniversalFormforDataRepresentation1引言1.1研究背景气象观测数据是气象业务、科学研究和公共服务的基础性战略资源。地面气象观测作为气象观测体系中历史最悠久、覆盖面最广、连续性最强的观测方式，其数据的准确性、时效性和规范性直接关系到天气预报、气候预测和防灾减灾决策的质量与效率。当前，我国已建成包括国家地面天气站、区域自动气象站、无人自动气象站等在内的数万个地面观测站点，形成了高密度、多要素、高频次的地面气象观测网络。然而，长期以来，我国地面气象观测数据的传输与存储主要依赖于传统的字符型编码格式（如TEXT格式和FM系列代码），这类格式在数据容量、要素可扩展性、自描述能力以及国际互操作性等方面暴露出越来越多的局限性。1.2标准的必要性与紧迫性2标准概况2.1标准基本信息本标准依据《中华人民共和国标准化法》及国家标准化管理委员会标准制修订计划，由全国气象仪器与观测方法标准化技术委员会（SAC/TC507）提出并归口。标准编号为GB/T47431-2026，发布日期为2026年4月30日，自2026年8月1日起正式实施。标准性质为推荐性国家标准，适用于我国地面气象观测数据的编码、传输、存储、解码及相关数据处理系统的设计、开发和运行管理。2.2标准适用范围本标准规定了地面气象观测数据采用BUFR格式编码的总体结构、数据描述、报文格式、压缩方式、加密方法以及解码流程等技术要求。在内容上，标准覆盖了气压、气温、湿度、风、降水、日照、辐射、蒸发、地温、冻土、电线积冰等常规地面气象观测要素，并兼顾了天气现象、能见度、云等观测项目的编码需求。在应用层面，标准适用于各级气象台站、气象数据交换中心、气象数据存档与服务系统以及相关科研机构在气象观测数据采集、传输、处理和分析各环节中的数据格式化与数据解码工作，同时也可供水利、环保、交通、能源等部门在行业气象数据交换中参考采用。2.3编制原则本标准的编制遵循了以下基本原则：-国际接轨原则：全面遵循WMO制定的BUFR格式技术规范，确保我国地面气象观测数据格式与国际通行的数据交换标准保持一致性和互操作性。-业务适用原则：充分结合我国地面气象观测业务的分工布局、数据流程和技术装备水平，确保标准在实际业务中具有良好的可操作性和适应性。-可扩展性原则：在保持与国际规范一致的基础上，预留合理的扩展空间，支持未来新型观测要素的纳入和观测技术迭代升级的需要。-兼容并蓄原则：兼顾不同层级气象观测站网的数据特征和传输条件，在数据压缩、报文组织等方面提供灵活的技术选择。3主要技术内容3.1BUFR格式概述BUFR格式是一种自描述式的二进制数据编码格式，其核心设计理念是将数据与其描述信息（元数据）封装于统一的表格驱动框架中。每个BUFR报文由若干段（Section）构成，依次包括指示段、识别段、可选段、数据描述段、数据段和结束段。BUFR格式通过引用WMO维护的标准表（如表A、表B、表C、表D），以查表方式对气象要素的类别、单位、精度和语义进行精确定义，从而实现了数据的机器可读性和高效传输。相较于传统的字符型编码格式，BUFR格式具有数据压缩率高、信息承载量大、扩展灵活性好、多语言支持能力强等显著优势。3.2标准的核心技术要点本标准在全面消化吸收WMOBUFR规范（WMOManualonCodes,FM94-BUFR）的基础上，结合我国地面气象观测的业务实际，从以下几个方面形成了具有明确操作指引的技术内容：（1）总体结构与编码流程。标准明确了地面气象观测数据由原始观测值到最终形成BUFR报文的完整编码流程，包括数据采集与预处理、要素映射、描述符编排、数据段组装和报文封装等环节，并给出了各环节的具体操作要求和注意事项。（2）数据描述符的应用规则。标准对WMOBUFR表B（要素描述表）中与地面气象观测相关的数据描述符进行了系统梳理和选用说明，针对我国特有观测要素（如特定天气现象代码、自动观测替代人工观测后的要素表示方式等），按照WMO规范的扩展机制进行了本地化定义，并建立了我国地面气象观测要素与国际描述符之间的映射对照关系。（3）报文结构与编码细则。标准对BUFR报文的各段结构给出了明确的编码要求。对识别段中的报文类型标识、数据类别、数据子类别等字段进行了规范约定；对数据描述段中的描述符序列编排顺序和嵌套规则给出了具体指导和典型示例，以保证不同台站、不同系统生成的报文具有一致的结构和语义。（4）数据压缩与加密处理规则。针对地面气象观测站点数量庞大、数据时效性要求高的业务特点，标准规定了BUFR报文的压缩编码方式和加密处理规则，在保证数据安全的前提下最大限度地提升数据传输效率。（5）解码技术要求。为了保障数据接收端能够对BUFR报文进行正确解析和还原，标准对解码器的功能设计、标准表管理和异常数据处理等提出了规范性要求，明确了报文校验和质量控制的基本流程。3.3与相关标准及国际规范的一致性本标准在技术内容上严格跟踪并等效采用了WMO发布的最新版本《气象代码手册》中有关FM94-BUFR的规范要求，并结合我国国家标准GB/T35221《地面气象观测规范》中关于观测要素、观测时次和观测方法的规定，以及GB/T33703《自动气象站观测规范》等现行标准的要求，对各类观测要素在BUFR编码中的数据表示方式进行了适配性规定。标准的发布实施不改变我国地面气象观测的业务规范体系，而是在数据表达和交换层面建立统一的、与国际接轨的技术桥梁。4国内外技术发展趋势与标准对比分析4.1国际发展趋势自20世纪80年代WMO启动BUFR格式的研发与应用推广以来，全球气象数据编码经历了由字符代码向表格驱动代码的深刻变革。欧洲中期天气预报中心（ECMWF）早在20世纪90年代即全面采用BUFR格式进行观测数据的交换与同化。WMO信息系统（WIS）明确将BUFR作为数据交换的主要编码格式，并于2015年后在全球范围内分批推进传统气象代码（FM11-14等字符代码）的退役工作。截至2024年11月，WMO各区域协会已基本完成地面观测数据BUFR化的业务切换。在最新发布的WMO统一数据政策（WMOUnifiedDataPolicy）框架下，BUFR已成为全球气象数据无缝交换的基石性技术之一。4.2国内标准现状与对比分析在国际形势的推动下，中国气象局自21世纪初开始跟踪和研究BUFR技术，并在部分国际交换业务中尝试采用BUFR格式。然而，在国家标准层面，我国长期以来缺乏专门针对地面气象观测数据BUFR编码格式的统一规范。与此相关的行业标准在覆盖范围上主要针对特定业务系统或特定数据类型，各系统在描述符选用、扩展机制和报文结构上存在差异，导致不同系统间数据互通时需要进行复杂的转换处理。GB/T47431-2026的制定填补了这一关键空白。与既往行业规范相比，本标准在要素覆盖的全面性、描述符选用的一致性、与地面观测规范（GB/T35221）的衔接性以及数据压缩处理方案的完整性方面均有显著提升，实现了从“局部可用”到“全面规范”的技术跨越。5主要起草单位与技术支持5.1主要起草单位概况本标准的主要起草单位为国家气象信息中心。作为中国气象局直属的事业单位，国家气象信息中心承担着全国气象数据汇聚、交换、加工、存档和服务的核心职能，是我国气象信息系统建设和运行的国家级枢纽节点，也是世界气象组织全球信息系统中心（GISC）在中国的承担机构，同时是WMO信息系统指导组的重要成员单位。5.2单位技术基础与业务经验国家气象信息中心在气象数据编码与交换技术领域具有深厚的技术积淀和丰富的业务经验。该中心长期负责国家级气象骨干网络系统的规划设计与运行管理，承担全国地面、高空、海洋、雷达、卫星等各类气象观测数据的实时收集与全球交换任务，建设并运维着覆盖国省地县四级气象部门的数据业务技术体系。在BUFR技术的应用实践方面，国家气象信息中心自本世纪初即开展了相关技术研究和原型系统开发，主导完成了多个批次的中国气象局BUFR应用试验和业务切换任务，积累了从格式设计、描述符配置到编码器开发、解码器测试和业务系统集成的完整技术链条和工程实施能力。此外，该中心作为WMO全球信息系统中心，深度参与了WMO信息系统技术标准和业务规则的制定和修订工作，近年来在数据交换格式演进、数据政策实施以及信息系统能力建设中发挥了重要的国际作用，为标准制定过程中的国际对标和规则衔接提供了有力保障。5.3主要技术贡献在GB/T47431-2026制定过程中，国家气象信息中心牵头组织开展了以下关键技术工作：构建了我国地面气象观测要素与WMOBUFR表之间的完整映射方案，解决了数百个要素的科学编码问题；提出了适用于我国高密度站网数据特征的压缩编码策略和分级传输方案；研制了标准符合性测试工具集，为标准实施后的业务系统升级改造提供了测试验证手段；编制了标准实施指南和技术手册，为全国各级气象部门理解和执行标准提供了翔实的技术指引。6标准的实施预期与推广建议6.1实施意义分析GB/T47431-2026的发布与实施，具有多方面的重要意义：（1）提升国际数据交换能力。标准的实施将使我国地面气象观测数据能够以WMO通行的BUFR格式直接参与全球数据交换，无需经过格式转换环节，降低数据交换延迟，提升我国在全球气象数据贡献中的竞争力和话语权。（3）优化数据传输效率。BUFR格式良好的压缩性能和自描述性将有效降低海量地面观测数据在传输和存储环节的资源开销，尤其在站点密度持续增加、观测频次不断提高的业务发展趋势下，具有明显的效率优势。（4）赋能行业应用。统一的国家标准将降低水利、交通、能源、环保等领域用户解析和应用气象观测数据的技术门槛，促进气象数据在各行业的合规、高效应用。6.2推广实施建议为确保标准顺利实施，提出以下建议：-各级气象业务单位应在标准正式实施前完成业务系统的技术改造和升级，确保编解码流程符合标准要求。-建议相关标委会和业务主管部门组织开展分层分级的标准宣贯培训，重点面向省级和地市级气象信息业务人员进行技术轮训。-依托国家级气象数据中心建立标准符合性测试与认证机制，定期开展业务报文质量检查与标准执行情况评估。-建议密切跟踪WMO有关BUFR标准的后续版本更新动态，适时开展本标准的修订完善工作。-鼓励相关软硬件厂商、系统集成商依据本标准开发通用的BUFR编解码组件和数据处理工具，丰富标准应用生态。7结论GB/T47431-2026《地面气象观测数据格式BUFR》是我国气象数据标准化建设领域一项具有里程碑意义的重要成果。该标准立足全球气象数据交换技术变革的时代背景，紧密结合我国地面气象观测业务的现实需求和发展方向，系统规定了地面气象观测数据BUFR编码的技术框架、核心规则和实施要求。标准的发布实施不仅填补了我国在该领域的国家标准空白，更有力响应了WMO推动的全球气象数据编码格式现代化转型的战略部署，为提升我国气象数据国际化服务能力提供了关键的制度支撑和技术保障。参考文献[1]全国气象仪器与观测方法标准化技术委员会.GB/T47431-2026地面气象观测数据格式BUFR[S].北京:中国标准出版社,2026.[2]世界气象组织.WMOManualonCodes,VolumeI.2:FM94-BUFR[S].