《甘蔗種植氣象自動觀測站選址安裝規(guī)范》編制說明

廣西地方標準《甘蔗種植氣象自動觀測選址安裝規(guī)范》編制說明一、工作簡況1任務來源本標準是《廣西壯族自治區(qū)質量技術監(jiān)督局關于下達2019年第四批廣西地方標準制定項目計劃的通知》（桂市質監(jiān)函〔2019〕2016號）下達的廣西地方標準制定項目計劃，項目編號為2019-0437，項目起止年限為2020年1月至2021年12月。2起草單位本標準起草單位為:廣西壯族自治區(qū)氣象科學研究所。3主要起草人及其所做的工作本標準主要起草人為：劉志平、韓清延、馬瑞升、匡昭敏、孫明、陶偉、吳炫柯、王達、秦川。所做工作見表1。表1標準起草人及分工姓名工作單位分工劉志平廣西區(qū)氣象科學研究所主持人韓清延南寧市第一中學資料整理、參與編寫馬瑞升廣西區(qū)氣象科學研究所資料整理、參與編寫匡昭敏廣西區(qū)氣象科學研究所技術顧問孫明廣西區(qū)氣象科學研究所資料整理、參與編寫陶偉廣西區(qū)氣象技術裝備中心資料整理、參與編寫吳炫柯柳州市農(nóng)業(yè)氣象試驗站資料整理、參與編寫王達扶綏縣氣象局資料整理秦川廣西氣候中心資料整理4、主要工作過程（1）2020年1-2月：標準項目立項，簽訂項目合同，組成項目編制組，確定編制組負責人，編寫工作大綱，并報經(jīng)自治區(qū)氣象局審定。（2）2020年3月-2021年5月：編制組按照審定后的編寫工作大綱，細化編寫工作方案，開展調(diào)查研究，組織起草標準初稿。同時，將編寫好的規(guī)范初稿實際應用于甘蔗種植自動氣象觀測站選址和安裝，檢驗規(guī)范的實用性和全面性。（3）2021年6-7月，根據(jù)規(guī)范實際使用情況和同行專家意見，對規(guī)范內(nèi)容進行調(diào)整和優(yōu)化，形成標準征求意見稿，報送區(qū)氣象局審定。（4）2021年8-，擬對征求意見稿進行公開征求意見。二、標準編制原則和確定標準主要內(nèi)容的依據(jù)1、標準編制原則本標準的編制遵循科學性、可操作性和實用性原則。（1）科學性本標準充分借鑒和參考了國家標準、行業(yè)標準和“農(nóng)業(yè)氣象自動觀測站建設”相關管理規(guī)定，使該標準具有科學性。（2）可操作性起草組充分調(diào)研，收集和整理了廣西多種類型農(nóng)業(yè)氣象自動觀測站、甘蔗種植氣象自動觀測站中選址安裝的成功經(jīng)驗以及遇到的常見問題和解決辦法，征求了申報單位、申報技術支持單位、評審專家的廣泛意見，最后經(jīng)過認真總結和修改，編制形成適合“甘蔗種植氣象自動觀測站選址安裝”的技術標準，是一個可用于業(yè)務運行的標準，具有可操作性。（3）實用性本標準起草組具有多年甘蔗種植氣象自動觀測技術研究、應用和建設的工作經(jīng)驗，主導建設了50余套各類農(nóng)業(yè)氣象自動觀測站，并且一直在從事甘蔗氣象業(yè)務服務的相關工作，具有堅實的工作基礎。在標準編制過程中對于各種技術要求均通過了充分的調(diào)研，并經(jīng)過多年農(nóng)業(yè)氣象自動觀測站建設和觀測資料應用的經(jīng)驗總結得出，適用于甘蔗種植氣象自動觀測站選址安裝工作，實用性強。2、標準主要內(nèi)容本標準的主要內(nèi)容包括適用范圍、規(guī)范性引用文件、術語和定義、站址選取、基礎施工、儀器布設、現(xiàn)場驗收和附錄8個部分。3、標準主要依據(jù)本標準編寫的主要技術依據(jù)有：《GB/T1.1—2009標準化工作導則第1部分：標準的結構和編寫規(guī)則》、《GB/T33703-2017自動氣象站觀測規(guī)范》、《GB/T31162-2014地面氣象觀測場（室）防雷技術規(guī)范》、《GB31221-2014氣象探測環(huán)境保護規(guī)范地面氣象觀測站》、《GB/T35221-2017地面氣象觀測規(guī)范總則》、《GB/T35231-2017地面氣象觀測規(guī)范輻射》、《桂氣減函[2014]20號“自治區(qū)氣象局應急與減災處關于做好2014年農(nóng)田小氣候觀測站建設工作的通知”中附件2“2014年廣西農(nóng)田小氣候監(jiān)測站建設技術要求”》、《桂氣減函[2015]17號“應急與減災處觀測與網(wǎng)絡處關于做好2015年農(nóng)田小氣候觀測站建設工作的通知”中附件2“2015年廣西農(nóng)田小氣候監(jiān)測站建設技術要求”》、《桂氣減函[2018]20號“應急與減災處觀測與網(wǎng)絡處關于做好2018年農(nóng)田小氣候觀測站建設工作的通知”中附件2“2018年廣西農(nóng)田小氣候監(jiān)測站建設技術要求”、附件3“農(nóng)田小氣候觀測站選址報告表”和附件4“農(nóng)業(yè)氣象自動觀測技術要求（試行）”》等規(guī)范和文件。三、主要試驗（或驗證）的分析、綜述報告，技術經(jīng)濟論證，預期的經(jīng)濟效果2006年，廣西開始生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象自動觀測站試驗研究，至2019年基本實現(xiàn)甘蔗種植氣象常態(tài)化自動觀測，初步搭建起廣西甘蔗種植氣象自動觀測站網(wǎng)。根據(jù)甘蔗種植氣象自動觀測站選址和安裝的技術要求，在實地調(diào)研和查閱資料基礎上，收集和整理了多種觀測站類型、不同年份的選址和安裝等技術資料，通過對相關資料的處理、分析和總結，并結合起草組積累的多年甘蔗種植氣象自動觀測研究和觀測站建設經(jīng)驗，提出了甘蔗種植氣象自動觀測站選址和安裝中必須包含的內(nèi)容和技術要求。通過實際開展甘蔗種植氣象自動觀測站選址和安裝，對初步擬定的甘蔗種植氣象自動觀測站安裝規(guī)范進行了驗證，并根據(jù)實際安裝效果和觀測數(shù)據(jù)表現(xiàn)，對規(guī)范的內(nèi)容進行了修改和調(diào)整。資料收集和分析收集了多種甘蔗種植氣象自動觀測站選址和安裝技術資料，以及其它相關作物的農(nóng)業(yè)氣象自動觀測站選址和安裝技術資料，整理了站址選取和儀器布設兩方面內(nèi)容，分析了其中存在的主要問題。站址選取甘蔗種植氣象自動觀測站選址由于缺乏科學和適用的規(guī)范性文件，導致頻繁出現(xiàn)以下問題：（1）站址選取時沒有充分考慮近期和中長期擬用地規(guī)劃，當用地發(fā)生變化時導致觀測無法持續(xù)，造成觀測中斷，見圖1所示。圖1觀測站用地發(fā)生變化（2）站址選取時沒有充分考慮觀測地點的安全性，導致設備被盜，見圖2所示。圖2觀測站機箱內(nèi)設備被盜（3）站址沒有位于田間，導致觀測代表性較差，見圖3。圖3站址位于公路旁（4）選址位于廠房內(nèi)，下墊面是水泥地，選址代表性差，觀測數(shù)據(jù)被嚴重影響，見圖4所示。圖4站址位于廠房內(nèi)（5）觀測站安裝有圍欄，影響觀測數(shù)據(jù)的準確性，見圖5所示。圖5觀測站安裝圍欄（6）觀測站觀測對象不穩(wěn)定，造成觀測站荒廢或觀測資料中斷，見圖6所示。圖6觀測站觀測對象不穩(wěn)定（7）站址距村莊太近，影響觀測數(shù)據(jù)的準確性，見圖7所示。圖7站址靠近村莊（8）站址定點是時沒有考慮作物生長帶來的變化，影響了觀測數(shù)據(jù)的準確性，見圖8所示。圖8柑橘樹變高大影響雨量觀測儀器安裝在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，由于甘蔗種植氣象自動觀測站觀測要素傳感器架設不規(guī)范，導致一些觀測站部分數(shù)據(jù)代表性較差甚至無法使用，有些觀測站還出現(xiàn)了嚴重安全隱患。（1）傳感器架設高度和基準面較隨意，導致觀測數(shù)據(jù)代表性較差；立柱結構散亂，導致設備安全和人員維護風險較高，見圖9所示。圖9觀測站設備隨意架設（2）交流電直接接入地下且沒有安全防護措施，導致嚴重安全隱患，見圖10所示。圖10農(nóng)電入地且未防護（3）土壤水分儀安裝沒有使用專門安裝工具，導致土壤嚴重開裂，觀測數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤，見圖11所示。圖11土壤水分儀周邊土壤開裂（4）土壤水分儀套管堵漏不嚴進入水汽，導致設備損壞。見圖12所示。圖12土壤水分儀進入水汽（5）株間氣象儀太陽能板被遮擋，導致供電故障。見圖13所示。圖13株間氣象儀太陽能板被遮擋（6）土壤水分儀和主采集箱線纜裸露被蟲鼠咬斷，導致觀測數(shù)據(jù)中斷，見圖14-15所示。圖14土壤水分儀線纜裸露被蟲鼠咬斷圖15采集箱信號線纜被蟲咬斷技術要求依據(jù)本標準是在總結廣西現(xiàn)有各種農(nóng)業(yè)氣象自動觀測站選址安裝的經(jīng)驗和教訓基礎上，針對甘蔗種植氣象自動觀測的特殊性，參考地面氣象觀測技術標準，提出了甘蔗種植氣象自動觀測站選址安裝的內(nèi)容和技術要求。甘蔗種植氣象自動觀測站立足地面氣象觀測體系的設計高度，要求主站具有加密氣象觀測場的功能，所測氣象要素可用于天氣預報、氣候分析和農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務等領域。株間氣象儀協(xié)同主站觀測植被內(nèi)部的微觀氣象環(huán)境，為病蟲害、生物產(chǎn)量等提供全面、立體、精準的觀測資料。根據(jù)甘蔗種植環(huán)境復雜、甘蔗主要生育期特征變化大等特點，從觀測資料的連續(xù)性、穩(wěn)定性、可靠性等要求出發(fā)，對甘蔗種植氣象自動觀測站建設有重要影響的站址選取、基礎施工、儀器設施布設和現(xiàn)場驗收四個方面的技術要求進行了規(guī)范化。（1）站址選取要求甘蔗種植氣象自動觀測站配備攝像機、蓄電池、太陽能板等較貴重設備和設施，為了保障設備設施安全，選址時盡可能選擇甘蔗規(guī)?；N植園區(qū)等安全性較高的觀測環(huán)境。為了保證觀測站資料的代表性，站址觀測地段應與當?shù)氐牡匦?、土壤、管理水平和產(chǎn)量水平等基本一致。為了保證觀測資料的連續(xù)性、穩(wěn)定性和可靠性，站址應保持觀測地段較長期穩(wěn)定，與較大影響源距離應滿足國家一般氣象站的最小距離要求，同時避免強反光物體影響觀測區(qū)域；此外，土壤水分觀測地段應避免易發(fā)生積水或浸泡。為減少觀測站安裝和維護對觀測環(huán)境、機械作業(yè)等農(nóng)事活動的影響，以及保證甘蔗圖像拍攝有效范圍最大化且減少圖像中立柱陰影等無效信息，站址一般定點位置選擇在平行甘蔗種植行向且距離邊界10m以上的壟間，優(yōu)先定點位置選擇在甘蔗田塊東西向對稱的南北向中軸線的田埂上。株間氣象儀主要作用是觀測主站無法觀測的甘蔗冠層內(nèi)部的微觀氣象環(huán)境，其選址在甘蔗長勢相對偏好且密閉度較高的植被區(qū)，是因為此區(qū)域的甘蔗植被處于封行狀態(tài)、空氣對流很弱的氣象環(huán)境，植被內(nèi)外的空氣溫度和濕度差異很大，微氣象環(huán)境對病蟲害、災害和生物產(chǎn)量等影響很大，是株間氣象儀最有價值也是重點觀測區(qū)域。（2）基礎施工要求甘蔗種植氣象自動觀測站基礎施工包括預埋件基礎及配套管道鋪設、供電和網(wǎng)絡通信、防雷工程等配套設施。為了防止發(fā)生觸電事故，禁止交流電直接入地，采用交流電供電需轉換為直流，同時供電線路應滿足電壓壓降要求。為了保證預埋件基礎處于水平，需按照預埋件圖紙挖坑并搭建基礎模型，避免按經(jīng)驗施工。根據(jù)線纜數(shù)量適當選擇直徑較大套管，便于穿線和維護；同時根據(jù)甘蔗機械農(nóng)事作業(yè)影響的土層深度，管道埋設深度應大于50cm;此外穿線后應堵住套管兩端，防止腐蝕、浸泡、蟲咬和機械壓壞。防雷工程施工要求參考GB/T31162-2014執(zhí)行。為減少影響觀測環(huán)境，一般不應安裝圍欄。（3）儀器設施布設要求甘蔗種植氣象自動觀測站主要包括光溫水、圖像和土壤等儀器及其配套設施的布設。對于以大氣為觀測對象的儀器如雨量、風向風速、日照、總輻射和光合有效輻射等傳感器，其安裝位置應高于甘蔗冠層且在任意方向無物體遮擋，具體安裝參考QX/T45-2007和QX/T45-2007并結合觀測站結構執(zhí)行。對于位于甘蔗冠層上方的觀測長勢攝像傳感器，其安裝位置應高于甘蔗冠層且順著種植行向呈30-60傾角；對于位于甘蔗冠層內(nèi)的觀測病蟲害等攝像機，其安裝位置應位于甘蔗冠層內(nèi)且順著行向以30-60仰角且應不定期清理蔗葉等遮擋物。紅外溫度傳感器是觀測甘蔗葉片溫度，其主測量區(qū)域應為甘蔗植被，安裝應高于甘蔗冠層且感應面與垂直方向的夾角不超過60度。對于采用感應式儀器觀測土壤水分時，必須使用專業(yè)土壤水分工具安裝，地下套管開口應密封并保持套管與土壤緊實，以防止套管進水漏氣和土壤開裂影響觀測數(shù)據(jù)質量。觀測站所有太陽能板的感光面不能被任何障礙物遮擋，其安裝主方位朝南以便獲取最長時間太陽能；從安全防盜和供電效率角度，優(yōu)先考慮將蓄電池機箱埋至地下。所有信號線和供電線應采用屏蔽電纜并封裝管道內(nèi)，電纜的屏蔽層應兩端接地，所有觀測儀器應在設備頂端接閃器保護范圍內(nèi)，以防雷、防水、防蟲、防鼠和便于安裝、維護。（3）現(xiàn)場驗收要求甘蔗種植氣象自動觀測站驗收主要是檢查觀測站設備配置是否與實際安裝一致，檢查預埋件基礎、防雷工程和傳感器安裝是否符合規(guī)范，檢查觀測站基本信息是否錄入且正確，檢查傳感器、采集器、通訊和供電是否運行正常，檢查數(shù)據(jù)接收處理等軟件是否運行正常，檢查觀測要素的數(shù)據(jù)是否正常、與觀測梯度是否對應，是否存在缺漏測現(xiàn)象。3、協(xié)議應用起草組初步擬定的標準應用于廣西農(nóng)業(yè)氣象自動觀測體系建設中。自2016年以來，累計應用建設農(nóng)業(yè)氣象自動觀測站近50余套，其中甘蔗種植氣象自動觀測站近20套，取得了較好的應用效果。四、采用國際標準和國外先進標準的程度，與國際、國外同類標準水平的對比情況未查詢的直接相關的國際、國外標準。五、與有關的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強制性國家標準的關系承諾本標準內(nèi)容采用的相關技術不低于30%國家強制性標準的要求，也不低于30%國家推薦性標準的要求。本標準在編制過程中參考了《GB/T1.1—2009中華人民共和國國家標準標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構與編寫》、《GB/T1.1—2020標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》，還遵循了《中華人民共和國氣象法》、《中華人民共和國標準化法》、《GB/T33703-2017自動氣象站觀測規(guī)范》、《GB/T31162-2014地面氣象觀測場（室）防雷技術規(guī)范》、《GB31221-2014氣象探測環(huán)境保護規(guī)范地面氣象觀測站》、《GB/T35221-2017地面氣象觀測規(guī)范總則》等相關的法律法規(guī)、國家和行業(yè)標準。沒有出現(xiàn)與現(xiàn)行法律、法規(guī)和強制性國家標準發(fā)生沖突的條款。六、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)待征求意見后補充。七、標準作為強制性標準或推薦性標準的建議建議本標準作為地方推薦性標準實施。八、貫徹標準的要求和措施建議本標準的編制目的是規(guī)范甘蔗種植氣象自動觀測站選址安裝工作，明確相關技術要求，以便使全區(qū)甘