Автоматизированная система оценки агрометеорологических условий вегетации и методы прогноза урожайности озимой ржи и пшеницы по территории субъектов Российской Федерации

В настоящее время во ВНИИСХМ разработана новая специализированная информационно-прогностическая система (ИПС), позволяющая на базе одной ПЭВМ осуществлять обработку значительных объемов поступающей информации (декадные телеграммы в коде КН-21) и производить прогностические расчеты по разработанным методам для всех субъектов Российской Федерации [2,3]. Авторами информационно-прогностической системы являются Т.И. Русакова, Я.Ю. Знаменская.

Основными функциями ИПС являются:
– обработка, контроль и занесение в базу данных системы оперативной информации, поступающей по каналам связи в коде КН-21;
– составление информационных таблиц;
– ежедекадное получение оценки условий произрастания сельскохозяйственных культур в период вегетации по территории субъектов Российской Федерации (РФ);
– составление агрометеорологических прогнозов по территории субъектов РФ;
– оценка качества составленных прогнозов.

Рисунок 1. Общая структура информационно-прогностической системы оперативного
агрометеорологического обеспечения.



В ее состав входят: информационная база, где содержатся все необходимые данные для организации и проведения расчетов; комплекс программ для пополнения базы и использования данных при прогнозировании; входная информация, поступающая по каналам связи и заносимая с электронных источников Госкомстата России.

Взаимодействие составных частей ИПС осуществляется программными средствами, позволяющими пользователю работать со всей системой в диалоговом режиме через меню-ориентированную оболочку.

ОСНОВНОЕ МЕНЮ СИСТЕМЫ:

  1. Обработка телеграмм в коде КН – 21
  2. Ввод статистических данных
  3. Метеорологические данные
  4. Статистические данные
  5. Прогнозы, оправдываемость, условия
  6. Прямое редактирование Базы Данных
  7. О разработчиках
  8. Настройка параметров АПС
  9. Конец

Информационная база
Основными компонентами информационной базы являются справочная, оперативная и агроклиматическая базы данных (БД).
Справочная БД содержит каталоги станций, культур, субъектов и округов РФ.
Оперативная БД содержит оперативные агрометеорологические данные, полученные в результате обработки телеграмм, поступающих в коде КН-21, а также данные Госкомстата России об урожайности, валовом сборе, посевной площади сельскохозяйственных культур.
Агроклиматическая БД содержит необходимые для использования декадные нормы метеорологических элементов.

Комплекс программ
Комплекс программ автоматизированной системы изображен на рисунке 1 в виде трех блоков:
– система обработки оперативной агрометеорологической информации (СООА-МИ);
– система оперативного прогнозирования;
– система составления информационных таблиц.

СООАМИ осуществляет регулярное пополнение оперативной базы данных вновь поступающими по каналам связи данными наблюдений. СООАМИ получает в качестве входных данных файл принятых телеграмм в коде КН-21, выполняет синтаксический анализ телеграмм и поэлементный синтаксический контроль, обеспечивает корректировку телеграмм оператором и их повторную обработку, преобразует иерар-хическую структуру телеграмм в реляционную структуру используемой системы управления базами данных (СУБД) и записывают информацию в оперативную базу данных. Функции разработанной СООАМИ аналогичны описанным в документации [1] с некоторыми дополнениями.

Система составления информационных таблиц состоит из комплекса программ, позволяющих пользователю в любое время составить установленные таблицы, необходимые в оперативной работе для справок и отчетов.

Источники входной информации
Пополнение оперативной базы данных ИПС происходит за счет информации, поступающей по каналам связи и статистической информации, которая заносится пользователем с дискет Госкомстата России.

Интерфейс СУБД
Вертикальный прямоугольник «Интерфейс СУБД», разделяющий информационную базу и программные компоненты системы на рисунке 1 обозначает средства, обеспечивающие возможность взаимодействия этих частей ИПС.

Работа с системой осуществляется через основное меню системы. В меню приведена последовательность шагов (Ш 1., Ш 2., и т.д.) выполняемых ИПС (под управлением пользователя) в стандартном режиме:
Ш 1. Обработка телеграмм в коде КН–21.
Ш 2. Ввод статистических данных.
Ш 3. Метеорологические таблицы.
Ш 4. Статистические таблицы.
Ш 5. Прогнозы и оценки.
В целом приведенная последовательность шагов отражает логику обработки: ввод – расчеты – вывод данных.

Опишем кратко назначение каждого шага
Ш 1. Обработка телеграмм в коде КН-21. Этот пункт реализуется системой обработки оперативной агрометеорологической информации (СООАМИ). СООАМИ получает в качестве входных данных файл текстов телеграмм в коде КН-21 и, выполнив синтаксический разбор, контроль, корректировку и преобразование структуры телеграмм, заносит информацию в оперативную базу данных ИПС.
Ш 2. Ввод статистических данных. Пункт предназначен для ввода в информа-ционную базу ИПС данных, отсутствующих в коде КН-21, но используемых приклад-ными программами, предназначенными для агрометеорологического прогнозирования. К таким данным относятся посевные площади под культурами и фактическая средняя областная урожайность и валовые сборы сельскохозяйственных культур.
Ш 3. Метеорологические таблицы. Решает задачу информационного обслуживания пользователя ИПС. Формируются и выводятся на печатающее устройство таблицы с оперативными данными и нормами метеорологических элементов.
Ш 4. Статистические таблицы. На этом шаге осуществляется информационное обеспечение пользователя ИПС статистической информацией в различных вариациях.
Ш 5. Прогнозы и оценки. Этот пункт – вход в меню сельскохозяйственных культур, по которым составляются агрометеорологические прогнозы, оценки условий вегетации и оправдываемость составленных прогнозов. Прикладные программы, используя оперативную и статистическую информацию, производят необходимые расчеты и формируют файл результатов, который можно просмотреть на экране дисплея и вывести на печать.
Использование ИПС в оперативной работе позволяет в кратчайшие сроки проводить обработку оступающих оперативных телеграмм и получать необходимую информацию и прогнозы для проведения анализа и составления справок и обзоров.

Результаты опытного использования ИПС
В течение 2001-2002 гг. автоматизированная система в опытном порядке испытывалась в Гидрометцентре России применительно к озимым культурам. В рамках ИПС за эти годы составлялись прогнозы урожайности по 55 субъектам РФ для озимой ржи и по 44 субъектам РФ для озимой пшеницы. Оценка качества составленных прогнозов про-водилась в автоматизированном режиме в соответствии с рекомендациями действующего руководящего документа по оценке оправдываемости оперативных прогнозов. Полученные результаты приведены в таблице 1.

Оправдываемость методических прогнозов урожайности озимой ржи и пшеницы по величине относительной ошибке (%)

Субъект Российской Федерации Озимая рожь Озимая пшеница
2001 2002 2001 2002
1. Белгородская область
2. Брянская область
3. Владимирская область
4. Воронежская область
5. Ивановская область
6. Калужская область
7. Костромская область
8. Курская область
9. Липецкая область
10. Московская область
11. Орловская область
12. Рязанская область
13. Смоленская область
14. Тамбовская область
15. Тверская область
16. Тульская область
17. Ярославская область
18. Архангельская область
19. Вологодская область
20. Калининградская область
21. Ленинградская область
22. Новгородская область
23. Псковская область
24. Республика Адыгея
25. Республика Дагестан
26. Кабардино-Балкарская Республика
27. Республика Калмыкия
28. Карачаево-Черкеская Республика
29. Республика Северная Осетия-Алания
30. Краснодарский край
31. Ставропольский край
32. Астраханская область
33. Волгоградская область
34. Ростовская область
35. Республика Башкортостан
36. Республика Марий Эл
37. Республика Мордовия
38. Республика Татарстан
39. Удмуртская Республика
40. Чувашская Республика
41. Кировская область
42. Нижегородская область
43. Оренбургская область
44. Пензенская область
45. Пермская область
46.Самарская область
47. Саратовская область
48. Ульяновская область
49. Курганская область
50. Свердловская область
51.Тюменская область
52.Челябинская область
53. Алтайский край
54. Красноярский край
55. Иркутская область
56. Кемеровская область
57. Новосибирская область
58. Омская область
59. Томская область
60. Приморский край
61. Амурская область
98,6
89,0
84,6
98,6
78,7
90,7
90,6
98,9
95,4
80,0
93,7
95,6
85,6
94,6
87,0
93,8
96,6
92,1
95,5
38,2
82,7
98,9
98,8
-
-
-
90,2
-
-
90,3
97,0
53,6
99,9
91,1
98,5
83,6
77,4
91,1
84,6
85,5
83,8
83,9
90,1
96,8
91,0
88,0
93,2
95,1
81,6
99,3
92,4
86,5
81,3
89,1
72,6
85,9
91,1
97,7
62,6
55,9
79,5
81,0
83,0
87,4
97,5
95,0
52,1
94,1
100,0
89,9
74,9
81,5
78,2
57,0
87,7
81,1
89,3
82,3
67,1
87,9
89,8
86,1
84,3
92,0
-
-
-
72,0
-
-
64,7
70,4
72,2
93,5
74,0
80,0
97,5
80,5
88,8
88,0
93,4
83,8
88,8
90,1
96,8
91,0
88,0
93,2
95,1
81,6
99,3
92,4
86,5
81,3
89,1
72,6
85,9
91,1
97,7
62,6
55,9
79,5
94,1
96,9
91,7
99,3
98,0
98,1
98,7
93,7
95,5
96,5
94,8
87,7
81,7
90,6
97,2
99,1
94,3
-
-
99,4
91,0
91,0
88,8
91,7
95,3
90,3
97,9
95,9
95,6
96,8
94,0
89,5
97,1
99,3
98,9
77,9
70,3
87,5
-
79,4
-
92,2
97,0
94,6
-
99,5
95,3
89,0
-
-
-
-
99,4
-
-
-
-
-
-
-
-
-
96,6
79,8
69,7
97,2
84,1
60,4
98,0
97,9
83,3
76,8
81,4
70,7
46,8
96,9
56,1
79,1
74,7
-
-
84,3
74,8
93,2
84,2
91,6
98,2
78,2
74,5
91,6
83,2
80,9
79,9
82,1
93,2
82,4
83,5
90,8
71,1
82,8
-
100,0
-
97,1
91,1
77,2
-
79,7
81,3
80,4
-
-
-
-
68,3
-
-
-
-
-
-
-
-
-


Рекомендации о внедрении
Решением ЦМКП от 18 февраля 2004г. методы оценки агрометеорологических условий вегетации и прогноза урожайности озимых культур рекомендованы к практиче-скому использованию в рамках автоматизированной информационно-прогностической системы в Гидрометцентре России и ВНИИСХМ.

Публикации
1. Автоматизированная система обработки оперативной агрометеорологической информации. Версия 2-ОС. – Обнинск, ОФАП, 1990, инв. № M05939 1201. 2000, вып.33, с.3-13.
2. Пасов В.М., Зинченко В.П., Королев М.А. Информационно-прогностическая система для агрометеорологического обслуживания в региональных управлениях по гидрометеорологии. – Метеорология и Гидрология, 1994, № 9, с.93-101.
3. Русакова Т.И., Знаменская Я.Ю. Агрометеорологическая система обслуживания и прогнозирования по территории субъектов РФ. – Тезисы докладов научной конференции: Методы и информационные технологии сбора, обработки, накопления данных о состоянии окружающей природной среды, ее загрязнении, ведении Госфонда, обслуживании потребителей. Санкт- Петербург, Гидрометеоиздат, 2002, с.140-141.

Авторы
Русакова Татьяна Ивановна, Знаменская Яна Юрьевна shm@obninsk.ru


© Методический кабинет Гидрометцентра России