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宇宙射线仪观测数据的处理与质量控制

宇宙射线仪输出的观测数据包括电压Batt（V）、温度T（℃）、相对湿度RH（%）、气压P（hPa）、快中子数N1C（个/小时）、热中子数N2C（个/小时）、快中子采样时间N1ET（s）及热中子采样时间N2ET（s）等。发布的数据是经过处理计算后的数据，包括气压、快中子数、气压订正的快中子数和计算的土壤体积含水量。

一、处理步骤

目前一般采用原始数据通过仪器说明手册提供的检查和处理方案进行后处理和计算，主要处理与质量控制步骤如下（Zreda et al., 2012; Zhu et al., 2015）：

1） 数据筛选

数据筛选共四条标准：（1）剔除电压小于和等于11.8伏特的数据；（2）剔除空气相对湿度大于和等于80%的数据；（3）剔除采样时间间隔不在60±1分钟内的数据；（4） 剔除快中子数较前后一小时变化大于200的数据。剔除及缺失数据用-6999补充。

2） 气压订正

根据仪器说明手册中提到的快中子气压订正公式，对原始数据进行气压订正，得到订正后的快中子数N1C_cor。

3） 仪器率定

土壤水分按照下列公式计算：

θ_m =a₀/(N_cor/N₀-a₁)-a₂

其中a₀=0.0808, a₁=0.372, a₂=0.115。在计算土壤水分的过程中需要对计算公式中的N₀进行率定。N₀为土壤干燥条件下的快中子数，通常使用测量源区内的土样得到实测土壤水分（或者通过比较密集的土壤水分无线传感器获取）θ_m和对应时间段内的快中子校正数据N_cor，再通过公式反求得到N₀。最后计算得到土壤水分。 宇宙射线仪观测数据处理与质量控制流程如图1 所示。

图1 宇宙射线观测系统数据处理流程

二、元数据信息

包括站点描述（时间、位置、下垫面、经纬度、海拔、仪器信息等）、处理过程（处理的步骤）、参考文献、项目信息等。

需要注意，尽量保证数据的完整性，一天保证24个观测数据，缺失的数据以-6999标识，出错的数据做出标识，针对缺失的数据需做出说明。

文件命名规则：年份+**观测网+站点名称+COSMOS.xlsx.

三、数据集包含的变量

Date Time（日期 时间）

P（气压 hPa）

N1C（快中子数 个/小时）

N1C_cor（气压订正的快中子数 个/小时）

VWC（土壤体积含水量 %）

参考文献:

1. Zreda, M. COSMOS: the Cosmic-ray Soil Moisture Observing System. Hydrological Earth System Science, 2012, 16(11): 4079-4099.

2. Zhu, Z.L., Tan, L., Gao, S.G., Jiao, Q.S. Observation on soil moisture of irrigated cropland by cosmic-ray probe, IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 2015, 12(3): 472