整編數(shù)據(jù)庫中水位遙測(cè)數(shù)據(jù)精簡前后對(duì)比分析

焦顯松 翟志峰

（安徽省安慶市水文局 安慶 246003） （安徽省蚌埠市水文局 蚌埠 233000）

1 前言

長期以來，傳統(tǒng)的水文觀測(cè)方式?jīng)Q定了水文資料整編模式。隨著社會(huì)的發(fā)展，新儀器、新技術(shù)不斷應(yīng)用于水文觀測(cè)中，要求水文資料整編模式也要適應(yīng)這一發(fā)展過程。僅水文觀測(cè)資料中的一項(xiàng)基本因子（水位）而言，隨著水位遙測(cè)數(shù)據(jù)代替老式的自記數(shù)據(jù)，水位遙測(cè)數(shù)據(jù)參加整編也成為必然。在實(shí)際觀測(cè)中，由于水位遙測(cè)數(shù)據(jù)將一定的對(duì)水位變化產(chǎn)生影響的因素包含在內(nèi)，如果大量的水位遙測(cè)數(shù)據(jù)未經(jīng)分析和精簡就進(jìn)入整編數(shù)據(jù)庫，將會(huì)影響整編數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行速度及水位數(shù)據(jù)的使用精度。本文就采用何種方式使精簡后的遙測(cè)水位數(shù)據(jù)既能達(dá)到整編規(guī)范要求，又能節(jié)約整編數(shù)據(jù)庫的使用空間和遙測(cè)水位的使用效率進(jìn)行分析研究。

2 整編數(shù)據(jù)庫概述

此次分析的整編數(shù)據(jù)庫采用了安徽省水文局自行開發(fā)研究的“水文信息資源管理系統(tǒng)”（簡稱系統(tǒng)）。

系統(tǒng)是基于服務(wù)器/客戶端數(shù)據(jù)庫技術(shù)開發(fā)的，所有信息是按數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)原理存放在一個(gè)物理文件內(nèi)，而不是分別存放在獨(dú)立的數(shù)據(jù)文件中。

SWINFOR.MDE是系統(tǒng)的軟件核心，其大小基本不變，必須在MicrosoftAccess2000環(huán)境下運(yùn)行。SWINFOR.MDE由窗體、報(bào)表和運(yùn)算邏輯模塊組成，提供與用戶對(duì)話的操作界面，完成對(duì)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的輸入、編輯、管理和輸出等功能。

SWDBASE.MDB是一個(gè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，不同的信息按邏輯關(guān)系分門別類地存放在各個(gè)庫表中，這些庫表按數(shù)據(jù)類型大致分成3類，一類是水文原始數(shù)據(jù)，是實(shí)現(xiàn)水文整編的原材料；另一類是水文成果數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)基本上與《國家水文數(shù)據(jù)庫庫表結(jié)構(gòu)方案》一致；最后一類數(shù)據(jù)是管理類型數(shù)據(jù)，用于數(shù)據(jù)庫管理、查詢輸出、水文計(jì)算等。SWDBASE.MDB的大小將逐年隨著數(shù)據(jù)增多而變大。數(shù)據(jù)庫中信息的數(shù)據(jù)格式和相互關(guān)系與普通文本數(shù)據(jù)不同但容易理解，對(duì)信息的處理由Access數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和系統(tǒng)的SWINFOR.MDE模塊共同管理。

3 水位遙測(cè)數(shù)據(jù)精簡前后對(duì)比分析

3.1 樣本數(shù)據(jù)的收集

樣本數(shù)據(jù)主要收集了淮河干流的淮南、吳家渡兩個(gè)水位站2009年遙測(cè)數(shù)據(jù)資料，共計(jì)9102個(gè)遙測(cè)水位點(diǎn)據(jù)。水位分析因子包含日平均水位、月平均水位、年平均水位、年最高水位及出現(xiàn)日期、年最低水位及出現(xiàn)日期。

3.2 水位遙測(cè)數(shù)據(jù)精簡條件

采用系統(tǒng)中給定的精簡條件：（1）遙測(cè)數(shù)據(jù)精簡；（2）遙測(cè)數(shù)據(jù)精簡時(shí)應(yīng)保留的段制摘點(diǎn)；（3）遙測(cè)數(shù)據(jù)精簡時(shí)水位相對(duì)變化率差。

對(duì)于遙測(cè)數(shù)據(jù)精簡時(shí)水位相對(duì)變化率差采取區(qū)間逐步搜索，給定水位變化率分別以0m、0.01m、0.03m作為分析初始值。

3.3 遙測(cè)數(shù)據(jù)精簡原理

整編數(shù)據(jù)庫為盡可能地反映精簡前遙測(cè)數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的水位變化過程，系統(tǒng)中給出水位相對(duì)變化率作為控制的主要條件。水位遙測(cè)數(shù)據(jù)精簡原理見圖1。

假設(shè)圖1中A、B、C三點(diǎn)為未精簡前的遙測(cè)水位數(shù)據(jù)點(diǎn)據(jù)，精簡條件賦值時(shí)，若C點(diǎn)遙測(cè)水位與B點(diǎn)遙測(cè)水位之間的差值（假設(shè)為X）與B點(diǎn)遙測(cè)水位與A點(diǎn)遙測(cè)水位之間的差值(假設(shè)為Y)之間的比值Y/X大于給定的水位相對(duì)變化率時(shí)，條件賦值為TRUE，保留B；否則條件賦值為FALSE，刪除B點(diǎn)，依次循環(huán)，直至記錄數(shù)達(dá)到較為穩(wěn)定的數(shù)值為止，再對(duì)比分析精簡數(shù)據(jù)是否滿足整編規(guī)范要求。

3.4 水位遙測(cè)數(shù)據(jù)精簡對(duì)比分析

基于以上水位遙測(cè)精簡原理，對(duì)淮河干流的淮南、吳家渡2個(gè)水位站2009年遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行精簡，并對(duì)精簡前后的水位遙測(cè)數(shù)據(jù)組進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

依據(jù)遙測(cè)數(shù)據(jù)精簡時(shí)水位相對(duì)變化率差的區(qū)間搜索結(jié)果（見表1），當(dāng)水位相對(duì)變化率差分別采取0m、0.01 m、0.03 m，相對(duì)應(yīng)的遙測(cè)數(shù)據(jù)總記錄數(shù)淮南站分別6838條、3987條、3978條；吳家渡站分別為2264條、1278條、1265條信息；精簡后的遙測(cè)數(shù)據(jù)記錄數(shù)較精簡前的水位遙測(cè)數(shù)據(jù)記錄數(shù)減少幅度在40%～50%之間。

表1 淮南、吳家渡站遙測(cè)數(shù)據(jù)精簡前后原始水位記錄總個(gè)數(shù)對(duì)比分析表

表2 淮南、吳家渡日平均水位精簡前后對(duì)比分析表

表3 淮南、吳家渡站月、年平均水位精簡前后對(duì)比分析表

依據(jù)精簡的水位相對(duì)變化率給出的初始值，分別統(tǒng)計(jì)分析精簡前后的日平均水位、月平均水位、年平均水位、年最大值水位、年最小值水位變化情況。

精簡前后的水位變化相對(duì)較大的為日平均水位這一統(tǒng)計(jì)因子，精簡前后日平均水位差值最大的：淮南站0.02m（發(fā)生日期9月2日）、吳家渡站為0.03m（發(fā)生日期6月28日）；最小的為0m（發(fā)生日期1月1日）。精簡前后的日平均水位差值變化較大的出現(xiàn)在水位變化較大的時(shí)間段，而水位變化較緩慢的時(shí)間段精簡前后的日平均水位差值就較小或?yàn)?m?；茨?、吳家渡日平均水位精簡前后對(duì)比分析成果見表2。

精簡前后月平均水位差值最大的：淮南站0.01m（6月份）、吳家渡站0.01m（8月份）；最小0m，均為1月份。精簡前后的月平均水位差值變化較日平均水位差值變化較小。

精簡前后的遙測(cè)水位年極值僅統(tǒng)計(jì)分析了吳家渡站。依據(jù)精簡的水位相對(duì)變化率最后成果，當(dāng)采取水位相對(duì)變化率為0.03m時(shí)，精簡前后遙測(cè)水位年最大值、年最小值均未發(fā)生變化，分別為15.74m、11.99m；相對(duì)應(yīng)的日期也未發(fā)生變化，分別為9月2日、6月28日。淮南和吳家渡站月、年平均水位精簡前后對(duì)比分析成果見表3。

為驗(yàn)證水位遙測(cè)精簡條件的合理性，采用系統(tǒng)自帶的繪圖功能，點(diǎn)繪吳家渡遙測(cè)數(shù)據(jù)精簡前后逐日水位過程線對(duì)比圖（見圖2），圖2也較好地反映了采取合適的精簡條件，吳家渡遙測(cè)水位精簡后的水位過程線基本沒有改變。

在以上水位遙測(cè)數(shù)據(jù)精簡前后數(shù)據(jù)對(duì)比分析的基礎(chǔ)上，保留精簡條件中的（1）、（2）兩條，選取水位相對(duì)變化率為0.03m作為淮南、吳家渡兩站的整編數(shù)據(jù)庫中水位遙測(cè)數(shù)據(jù)精簡的最后優(yōu)化成果。

4 結(jié)語

本次精簡統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果顯示，當(dāng)淮南、吳家渡兩站采取合適的水位遙測(cè)數(shù)據(jù)精簡條件，精簡后的水位遙測(cè)數(shù)據(jù)組所反映的水位各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)因子均能滿足整編規(guī)范要求。給定水位遙測(cè)數(shù)據(jù)精簡的最后優(yōu)化成果后，精簡水位遙測(cè)數(shù)據(jù)組記錄數(shù)精簡后減少幅度在40%～50%之間，節(jié)約了整編數(shù)據(jù)庫的使用空間，也提高了整編數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行速度及水位數(shù)據(jù)的使用效率。

由于遙測(cè)數(shù)據(jù)參加整編起步較晚，本次分析僅僅統(tǒng)計(jì)了水位遙測(cè)數(shù)據(jù)組，未統(tǒng)計(jì)分析因水位精簡而帶來的流量及各時(shí)段最大洪水總量統(tǒng)計(jì)因子的變化情況，這項(xiàng)工作還有待在以后的工作中去逐步對(duì)比分析。

值得一提的是，因各地區(qū)產(chǎn)匯流條件的不同，山區(qū)型河流洪水陡漲陡落，水位遙測(cè)數(shù)據(jù)的精簡條件應(yīng)結(jié)合具體河流特性來確定，洪水時(shí)期水位相對(duì)變化率應(yīng)區(qū)別于非洪水期的水位相對(duì)變化率，以使水位遙測(cè)數(shù)據(jù)精簡后的成果滿足整編規(guī)范要求