兰州大学 气象统计分析与预报方法第1章-气象资料的整理.pptxVIP

;;数据的观测与表达;在一切科学技术领域中，为了研究某个事物或某种现象，都采用了一个共同的研究方法，就是利用一定的方式方法和一定的仪器设备来进行观测或实验，从而得到我们所需要的资料，而这些资料几乎都是用数值来表示的。

我们把最初所得到的数值资料叫做原始数据,取得这些数据的过程叫做数据的测定。;数据的测定方法;(1)直接测定法

把需要测定的某一未知物理量与已知的该物理量的标准量相比较，从而确定出未知量的大小，这叫做直接测定法。由于测定中一定包含了比较的过程，故也叫相对测定法。

用一根米尺来测量一张桌子的长度，实际上是将桌子与作为标准的米尺进行比较，看桌子的长度是米尺的多少倍，从而确定桌子长度的数值，若比较后得到桌子是米尺的1.5倍，则桌子长度是1.5米。

用天平测定某一重物的重量，砝码是标准量，根据天平平衡时砝码数值即测得重物的重量。;(2)间接测定法

已知需要测定的未知量与另一些完全不同的量之间存在确定的函数关系，通过直接测定这些量，并利用已知的函数关系，来间接算得未知量的大小，这叫间接测定法。

由于最后测定结果是由若干个与未知量完全不同的量根据确定的函数关系换算出来的，而在测定过程中并没有采用相对比较的方法。所以，人们又把这种测定方法称为绝对测定法。;观测数据的不确定性;在实验室进行某一物理量的测定时，由于实验条件可以加以控制，实验对象容易约束，往往能较好地控制数据的波动，特别是环境因素的影响造成的波动。

但是在直接对大自然进行观测的某些领域，如气象、水文、天文等，环境因素的影响往往是难于控制的。由此而带来的观测数据的波动就要大大加强，有时这种波动甚至超过观测量本身的许多倍。同时，由于具有影响力的因素多而复杂，数值波动也相应变得非常复杂，观测数据的不确定性就更加明显。;数据中的信息和噪音;在研究工作中经常碰到这样的情况，我们需要研究某一事物发展变化的规律，但出于某种原因，无法对这一事物本身进行直接的和有效的观测。可是，它往往与另一些现象存在有机的联系。这就为我们提供了一条间接研究的途径，即通过不断观测与其有联系的现象来研究该事物发展变化的规律。由此所得到的一系列观测结果叫做数据的序列。

在这个数据序列中，与所研究的事物存在着直接或间接关系的部分，称为信息，或叫做信号；另一部分就是噪音。可见，任何观测数据都是由两部分组成的，一部分是信息，另一部分是噪音。信息部分与噪音部分的大小比值叫做“信噪比”。;信噪比是一个很重要的概念。

在所观测到的数据序列中，如果信息的成分大于噪音的成分，才能把有用的信息识别或区分出来。反之，信息就会淹没于噪音之中，使我们毫无所得。

例如，收音机发出的全部音响相当于观测数据，其中播送的音乐是信息，交流声及其它原因引起的杂音就是噪音；当噪音小于音乐的声响时音乐就能分辨出来;相比之下，噪音越小，音乐越清晰，噪音越大则音乐越模糊，当噪音超过音乐的声响时，音乐就被噪音所掩盖而难于分辨出它的旋律了。;数据处理的目的;(1)压制噪音突出信号，提高信噪比。

例如，用回归分析方法确定干扰因素，排除干扰成分，用数字滤波方法来“过滤”无规则的噪音等等。

(2)对数据资料作出科学的评价。

如根据误差理论定量地描述数据的可靠性和精确性等

(3)对客观事物本身的发展规律和客观事物之间的相互关系做出定量的描述。

例如在天气预报的研究中，通过对某一物理量的观测数据进行整理、归纳、分析，判断其中是否存在某种天气现象发生的信息。;由于原始的观测数据中混杂了许多所谓“噪音”的无效成分，直接用它来揭露事物的本质和规律是困难的。对观测数据进行数学处理的过程，也就是对这些资料进行“去粗取精，去伪存真，由此及彼，由表及里”的加工制作过程，其目的是为了最充分地发挥资料的效能。

有关数据处理方面的技术，自从十八世纪末高斯创立误差理论以来得到了很大的发展和广泛的应用。科学技术的飞跃前进，常常要求用复杂的方法处理大量的数据，而电子计算机的问世和日臻完善，又使过去靠人力无法进行的复杂的数据处理过程变成现实，从而大大地促进了数据处理技术的发展。目前它已成为一门内容极其丰富、用途十分广泛的学科。;有效数字和观测误差;;如果估读的数值刚好是36度，即观测者判断温度表的指针刚好指在整数36的部位，则记数时应记为36.0，而不应记为36。前者表示小数后一位是估计的，而后者则会被人理所为小数前一位是估计值。因此必须记住，最后一位数字0在测定值的表示中不能取消，否则就可能产生大错误。

观测数值中最末一位的估计数字是对仪器中最小刻度的十分位的估计值。一般认为这个估计值只有?1个单位的偏差。但从目前常用的观测仪器来看，由于刻度都比