0 引言

地震行业观测仪器均属精密仪器，在一定程度上受气象和环境因素干扰（刘其寿，2010）。气象三要素辅助观测是地震前兆台站观测的重要组成部分，也是前兆多学科要求开展的测项。在地下流体、电磁、形变等学科资料处理中，均需使用气温、气压、雨量辅助资料剔除观测资料干扰。地震工作者通过不断观测对比，在研究中证实地壳活动乃至地震，与气温、气压、降雨等均有一定关系，可为预报地震提供参考（郭小军等，1996）。

地震前兆观测结果的影响因素比较多，气温、气压、雨量的影响较为直接，通常将其称为辅助观测。各地震前兆台站往往会为前兆仪器配备气象三要素进行辅助观测，协助排查干扰。按照学科要求，此观测项已纳入学科管理与台站日常工作中。截至2017年，中国地震前兆观测台网中有400余个地震台站配备气象三要素辅助观测仪器，仅河北地震前兆台网就有34个台站正式运行35套观测仪器，实现气温、气压、雨量3个要素的数据测量。气象三要素仪器中较为常见的有中国地震局地壳应力研究所研制的WYY-1型气温、气压、雨量综合测量仪和RTP型气象三要素观测仪（章熙海等，2001）。

1 功能需求

河北省地震局自2017年起要求辅助观测气象三要素仪器每年校准不少于2次，时间间隔不短于3个月，同一站点校准时间须在相对固定的3天内。校准后需按规定格式要求填写校准记录表。

气象三要素校准工作包含气温、气压和雨量3个测项。其中，气温、气压校准在一天内分3个时段完成，即早8时校准完成后分别在中午12时与晚上22时进行复测校准，以判断其线性误差。雨量一次完成校准即可，校准时要断开连接线，以免造成误记录。

三要素校准时每个测项读取9组数，计算量大，而且除需进行误差和均值计算外，增加相关系数计算。又因气压观测数据绝对数值大，气温观测数据精度在小数点后3位，因此校测表中相关参数计算繁琐且易出错。为节省气象三要素现场校准时间，更直观、方便地显示校准结果，提高效率和准确率，避免后期手动录入表格等重复性工作，设计气象三要素校准表自动计算和生成软件。

2 软件设计 2.1 软件功能

为提高气象三要素校准效率，校准表计算及生成软件主要有2个功能需求，即自动计算和快速生成校准表功能。

（1）自动计算功能。手动录入气温、气压、雨量3个测项分量的校准数据后，自动计算校准结果，并在软件界面表格中显示校准结果是否合格。利用该软件，可以自动计算和快速判断校准结果，提高效率和准确率。

（2）快速生成校准表功能。将手动录入的校准数据和软件自动计算的校准结果，在判断合格后，一键生成统一格式的气象三要素校准Word表格，并将校测数据、计算结果和台站名称、台站代码、标定时间和校测人等信息一起写入表格，实现标准格式校准表格的快速生成。

2.2 工作流程

气象三要素校准表计算和生成软件中有3个选项卡，分别是气温标定、气压标定和雨量标定。在3个选项卡中录入校准数据和仪器读数，计算校准结果。若校准结果不符合要求，则提示微调电位器，并重新进行校准或返厂维修；若结果符合要求，则提示录入仪器所属台站名称、台站代码、校测日期和校测人等信息，自动生成统一Word格式的校准表文件。程序软件工作流程见图 1。

2.3 运行环境

气象三要素校准表自动计算和生成软件是一款绿色免安装软件，在Windows操作系统（如Windows XP、Win7等）环境下，将软件安装包（内含应用程序和模板2个文件）拷贝至任意文件夹下，即可正常使用（宋昭等，2017）。

3 功能实现 3.1 数据录入和读取

使用VB语言中的sstab控件，在程序界面中添加3个选项卡，分别存储气温、气压和雨量3个测项的校准数据，软件主操作界面见图 2。

使用text控件在程序界面上布置文本框，并通过控件的enable属性，调节文本框是否可被用户编辑。设置不需用户手动录入的文本框属性enable=false，text控件显示为浅灰色，用户使用时通过界面无法对其内容进行编辑。

使用循环赋值，使程序对用户手动录入的校准数据进行读取。部分代码如下

  For i = 1 To 3

    For j = 1 To 9

      a(i, j) = Val(Controls(“T” & ((i - 1) * 39 + j + 14)).Text)

    Next j

  Next i

3.2 数据计算和显示

读取用户录入的校测数据后，根据不同需求设置计算公式，对各项指标进行计算。计算中注意小数位数的保留和计算结果的四舍五入。

程序采用以下公式计算相关系数。

$ \gamma = \frac{{\sum\limits_{i = 1}^n {{{\left({{X_i} - \bar X} \right)}^2}{{\left({{Y_i} - \bar Y} \right)}^2}} }}{{\sqrt {\sum\limits_{i = 1}^n {{{\left({{X_i} - \bar X} \right)}^2}} } \sqrt {\sum\limits_{i = 1}^n {{{\left({{Y_i} - \bar Y} \right)}^2}} } }} $

(1)

在使用公式（1）计算2列数据的相关系数时需要注意，当校测数据存在常数列时，将相关系数的计算结果设置为零。

3.3 生成Word表格

程序通过调用template.d模板写入数据，实现校准表格的自动生成功能。因此，需要软件运行目录下有模板文件template.d的存在，否则将提示错误（图 3）。

程序结束时会生成以当前时间（精确到秒）为前缀名的气象三要素校准表，以免多次使用时因自动保存而造成的文件覆盖。部分代码如下

  Private Sub Form_Unload(Cancel As Integer)

    On Error Resume Next

    WordApp.Quit

    Set WordApp = Nothing

    FileCopy App.Path & “\” & “气象三要素校准表.doc”, App.Path & “\” & Format(Now(), “yyyy年mm月dd日Hh时Nn分Ss秒”) & “-气象三要素校准表.doc”

  Kill App.Path & “\” & “气象三要素校准表.doc”

  End Sub

4 结束语

气象三要素校准表计算和生成软件能够快速、准确的计算并判断校准结果是否合规，避免了操作者人为填写表格的繁琐和人工计算易出错的缺点。本程序采取将校准数据和结果写入模板文件的方式，自动生成统一格式的校准表格，省去大量描写表格格式的代码，优化程序体积和响应时间。该软件安装和使用方法简单，利用表格模板进行软件设计的方法值得借鉴，可以在各地震台站推广使用。

为统一管理气象三要素校准工作，并长久保存零散、处于纸介质状态存储的校准表，方便随时调用和共享气象三要素辅助数据，下一步可以考虑搭建数据库，存入校准表，并进行统一管理。