标准化降水指数及降水百分位指数公式包使用说明.doc

标准化降水指数及降水百分位指数公式包使用说明 rotary520@

标准化降水指数SPI及降水百分位指数PDECI公式包
安装使用说明

Code by 金晨曦 付 奔
云南省水文水资源局水情处
rotary520@

该公式包的意义
标准化降水指数SPI及降水百分位指数PDECI作为水文及气象部门分析降水变化趋势重要的两个指数，被相关部门所普遍应用于实际工作当中。并且，气象部门引入的CI综合干旱指数的重要基石之一就是标准化降水指数。但是，SPI及PDECI指数的计算方法较为复杂，使用人工或者常规Excel计算工作量大且容易出错。在对多站点、多年降水系列使用常规方法计算的工作量是不可想象的。
所以，针对以上问题，本着增加我处雨情、墒情分析手段，规范相关指数计算方法，提高工作效率以及普及相关指数的方针，我们编写了该公式包及本说明文档，力求在今后的工作中能方便、快速、准确地使用相关指数对日趋庞大的数据量进行分析，从而更好地为水文、气象决策部门提供支持。同时，该公式包严格遵循标准ActiveX控件规范编写，可以很方便地被集成在任何水、旱情平台中，拥有广阔的用途。
一、 安装
“标准化降水指数SPI及降水百分位指数PDECI公式包.rar”压缩文件内包含两个文件：
文件名
用途
标准化降水指数公式包.dll
主要程序文件
标准化降水指数SPI及降水百分位指数PDECI公式包使用说明.doc
说明文档（即本文）
其中，“标准化降水指数公式包.dll”内含计算“标准化降水指数SPI”及“降水百分位指数PDECI”的四个Excel函数：SPI、PDECI、SPILEVEL、PDECILEVEL。该公式包为Excel COM加载项，故与Excel高度集成，使用方便，在Excel中加载一次，即可运行。
1、系统需求：
操作系统需求：Windows XP Windows 2003 Windows 2000
Excel需求：Excel 2003、Excel 2007、Excel 2010三个版本中任一即可，其余Excel版本未测试过，理论上高于Excel 2000的版本均可运行。
2、安装方法：
这里将分别介绍Excel 2003、Excel 2007、Excel 2010的安装方法。
（1）在Excel 2003安装：
①打开Excel 2003，点击“工具”菜单下的“加载宏”项，如图1：

图1
图2
②在弹出的“加载宏”对话框（如图2）中点击“自动化”按钮，弹出“自动化服务器”对话框。

图3
图4
图5

图6
③在“自动化服务器”对话框中点击“浏览”按钮（如图3），弹出“浏览”对话框。在“浏览”对话框中找到“标准化降水指数公式包.dll”文件，例如：我将该文件放在了D盘根目录D:\，则在该浏览对话框中找到D盘，然后选中“标准化降水指数公式包.dll”文件（如图4），点击确定。
④这时系统会回到“自动化服务器”对话框，并且自动选中“标准化降水指数公式包.Connect”项（如果没有自动选中，那么在“自动化服务器”对话框中拖动滚动条到最下面，即可很方便地找到，单击将其选中）（如图5），点确定，即回到“加载宏”对话框。可发现“加载宏”对话框中已出现“标准化降水指数公式包.Connect”项，并处于已勾选状态，如图6：
⑤在“加载宏”对话框中点确定即完成安装。
（2）在Excel 2007中安装：
在Excel 2007中安装的方法跟Excel 2010中类似，请参考下一小节：在Excel 2010中安装
（3）在Excel 2010中安装：
①打开Excel 2010，点击Excel左上角的“文件”按钮，如图7：

图7
图8
图9
②在弹出的菜单中点击“选项”按钮，如图8：
③在弹出的“选项”对话框中点击“自定义功能区”按钮，在右边勾选“开发工具”项（如图9），点确定即回到Excel主界面。这样，在菜单栏就有“开发工具”这一项了。

图10
④在Excel 2010主界面中点击“开发工具”后，再点击“加载项”按钮，如图10：
⑤上一步点击“加载项”按钮后会弹出“加载宏”对话框（如图2）。在该对话框中点击“自动化”按钮，弹出“自动化服务器”对话框，如图3：
⑥在“自动化服务器”对话框中点击“浏览”按钮，弹出浏览对话框。在该对话框中找到“标准化降水指数公式包.dll”文件，例如：我将该文件放在了D盘根目录D:\，则在该浏览对话框中找到D盘，然后选中“标准化降水指数公式包.dll”文件（如图4），点击确定，系统会弹出一个警告对话框，不管他，点击确定即可。
⑦这时会回到“自动化服务器”对话框，在该对话框中拖动滚动条到最下面，即可很方便地找到“标准化降水指数公式包.Connect”项，单击选中它（如图5），点确定，即回到“加载宏”对话框。可发现“加载宏”对话框中已出现“标准化降水指数公式包.Connect”项，并处于已勾选状态，如图6：
⑧在“加载宏”对话框中点确定即完成安装。
二、使用
该公式包安装后就已经与Excel高度集成，所以使用十分简单。
1、SPI ( 系列 , 观察值 )
例1：
A1:A20中存有一个雨量站1990年~2010年的降水系列，现要算出2010年的降水值在该系列中的SPI值。那么可以在任意单元格（本例在A21）中输入：“=SPI(A1:A20,A20)”即算得2010年降水值在该系列中的SPI值。
其中：A1:A20为系列 A20为观察值
例2：
A1:A20中存有一个雨量站1990年~2010年的降水系列，现要算出2010年的降水值（例如：100mm）在该系列中的SPI值。那么可以在任意单元格（本例在A21）中输入：“=SPI(A1:A20,100)”即算得2010年100mm降水值在该系列中的SPI值。
其中：A1:A20为系列 100为观察值
2、PDECI ( 系列 , 观察值 )
用法跟SPI公式相同，在此不再赘述。
3、SPILEVEL ( SPI值 )
该函数为根据SPI值用内置的“标准化降水指数(SPI)与旱涝等级表”（见附录表1）对照判断SPI对应的旱涝等级。
例3：
A21中为已经求得的SPI值，可在任意单元格（本例在A22）中输入：“=SPILEVEL(A21)”即可算出该SPI值对应的旱涝等级。
例4：
可在任意单元格（本例在A22）中输入：“=SPILEVEL(1.5)”即可算出该SPI值（该例为1.5）对应的旱涝等级。
4、PDECILEVEL ( PDECI值 )
用法跟SPILEVEL公式相同，在此不再赘述。
三、卸载
①取消图6中的“标准化降水指数公式包.Connect”项前的勾，点“确定”按钮后退出Excel程序。
②将“标准化降水指数公式包.dll”文件删除，即可完全卸载了该公式包。

附：
1、标准化降水指数SPI简介
考虑到降水不足对于地表水、库容水、土壤湿度、积雪量以及地表径流等存在着不同的影响作用，Mckee等于1993年建立了标准化降水指数（SPI）。SPI设计用于度量多种时间尺度上的降水不足。这些不同时间尺度反应了干旱对于多种可用水资源的影响。土壤湿度条件在极短的时间尺度上反映降水异常，而地表水、径流量和库容水则在较长的时间尺度上反映了降水异常。基于这些原因，Mckee等最初在1993年计算了3、6、12、24个月的SPI指数。
2、降水百分位指数PDECI简介
与标准化降水指数SPI相似，但更直观和易于理解的是降水百分位指数（PDECI）。将逐年降水量从最低到最高进行排列，并从分布的累积频率中确定十分位数的范围，如第一个十分位数代表最低的10%的降水值，第二个十分位数代表10%~20%之间的降水值，依此类推，第十个十分位数代表降水量中最高的10%。严重的干旱相当于干旱期在3个月或以上的时期，降水量不超过第五个十分位数，极端干旱则出现在3个月或以上时期的降水量不超过第一个十分位数。降水量百分位数也有类似的意义，用降水量百分位数与降水距平百分比配合使用，效果会更好。
3、该公式包内置的标准化降水指数（SPI）与旱涝等级表
表1 标准化降水指数(SPI)与旱涝等级表
标准化降水指数
(SPI)
旱涝等级
＜-1.96
极端干旱
-1.96～-1.48
严重干旱
-1.48～-1.0
中等干旱
-1.0～-0.5
轻微干旱
-0.5～0.5
正常
0.5～1.0
轻微湿润
1.0～1.48
中等湿润
1.48～1.96
严重湿润
＞1.96
极端湿润
4、该公式包内置的降水百分位指数(PDECI)的旱涝等级表
表2 降水百分位指数（PDECI）的旱涝等级表
降水百分位指数
(PDECI)
旱涝等级
＜-40
严重干旱
-40～-25
中等干旱
-25～-10
轻微干旱
-10～10
正常
10～25
轻微湿润
25～40
中等湿润
＞40
严重湿润
5、错误提示
该公式包内置错误检查机制，当输入的数据不符合计算或者格式要求的时候会在输入公式的单元格中给予用户错误提示，现将有可能出现的提示做适当解释。
表3 错误提示表
错误提示
对应的错误解释
错误：不能一次选择多行、多列
该公式包一次只能计算一行或者一列的SPI或者PDECI值，要计算多行或者多列的SPI(PDECI)值请使用Excel内置的智能填充功能实现。
错误：系列中有非数字值
降水系列中有不是数值的单元格，请检查该系列中是否有空格、以文本形式存储的数字以及字符。
错误：系列中有负值
所有降水值必须为非负值。
错误：在系列中找不到目标值
SPI和PDECI指数都是用于降水分析的指标，不能预测一个原本未发生的降水值在系列中的SPI或者PDECI值。所以，公式中的观察值必须在系列中出现。
错误：H值不在取值范围
该错误较少出现。如出现该错误则应联系rotary520@

6