SSZC水文數(shù)據(jù)綜合處理系統(tǒng)

趙澤珍，馬慧明

( 伊犁水文水資源勘測(cè)局，新疆 伊寧835000)

為了提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量及管理水平，SSZC 水文數(shù)據(jù)綜合處理系統(tǒng)提供了對(duì)遙測(cè)水位數(shù)據(jù)自動(dòng)過(guò)濾、對(duì)偽數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形修均，以及對(duì)錄入的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行合理性檢驗(yàn)功能;提供了水情實(shí)時(shí)報(bào)務(wù)及逐月月報(bào)自動(dòng)編制功能;提供了降水、蒸發(fā)、氣溫、水位、流量的逐日/逐月整編功能。為提高對(duì)數(shù)據(jù)的管理水平，防止已復(fù)校的前月數(shù)據(jù)被改動(dòng)，系統(tǒng)提供了屏蔽前月數(shù)據(jù)的功能;為保證測(cè)站工作人員切實(shí)履行一錄二校職責(zé)，系統(tǒng)提供了工作人員上機(jī)情況監(jiān)控記帳功能;為確保測(cè)站人員及時(shí)掌握測(cè)流時(shí)機(jī)，系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的圖形支持，取代了繁瑣的人工繪圖;由于數(shù)據(jù)采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理，實(shí)現(xiàn)了與全國(guó)通用的年終整編軟件系統(tǒng)的無(wú)縫對(duì)接，極大地提高了工作效率。

該系統(tǒng)在VB6．0 環(huán)境下開(kāi)發(fā)，以Access、SQL Server 作為數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，由七大功能組成。即:數(shù)據(jù)錄入與處理、查詢、整編、水情編報(bào)、合理性檢驗(yàn)、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)管理。

1 數(shù)據(jù)處理功能

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，水文現(xiàn)代化建設(shè)使水文信息的采集方式也在發(fā)生著改變，傳統(tǒng)的人工采集逐漸被水文自動(dòng)遙測(cè)方式所替代。自2000年以來(lái)，逐步改造建設(shè)的水文遙測(cè)信息系統(tǒng)，提高了觀測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性、準(zhǔn)確性和及時(shí)性，但目前普遍存在的問(wèn)題是:自動(dòng)遙測(cè)數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)信息，因而數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)文件格式不統(tǒng)一，增加了工作難度和工作量，使遙測(cè)數(shù)據(jù)幾乎不可能在水文基層測(cè)站進(jìn)行及時(shí)地處理、分析和計(jì)算，通常是30 d 甚至1 a 才將數(shù)據(jù)處理成可用的數(shù)據(jù)文件，直接參與年終資料整編，甚至因數(shù)據(jù)量龐大、無(wú)法滿足整編軟件對(duì)數(shù)據(jù)總量≤10 000 組的限制條件而不能用于年終整編，造成了資源浪費(fèi)，極大地限制了其在指導(dǎo)測(cè)站測(cè)驗(yàn)工作和防洪報(bào)汛工作中作用的發(fā)揮。

數(shù)據(jù)處理功能模塊主要解決水文自動(dòng)遙測(cè)數(shù)據(jù)的及時(shí)處理、分析計(jì)算和入庫(kù)，同時(shí)滿足現(xiàn)階段還普遍采用的人工采集數(shù)據(jù)的錄入、分析計(jì)算和入庫(kù)工作的需求，并通過(guò)數(shù)據(jù)分析和圖形分析、檢驗(yàn)，檢出數(shù)據(jù)中可能存在的由人工容易忽視的錯(cuò)誤信息，最大程度地減少入庫(kù)原始數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤率。

在程序設(shè)計(jì)中主要采取以下幾點(diǎn):

1)數(shù)據(jù)處理的范圍涵蓋了全疆各流域可能采用的測(cè)驗(yàn)方法和項(xiàng)目，如水、流、沙、降水、蒸發(fā)、氣溫、水溫、蒸發(fā)輔助項(xiàng)目、水準(zhǔn)測(cè)量;人工觀測(cè)水位、降水量以及遙測(cè)數(shù)據(jù);暢流期和冰期流量測(cè)驗(yàn)，流速儀、浮標(biāo)及比降面積法，一點(diǎn)和多點(diǎn)法測(cè)流;積點(diǎn)、積深和全斷面混合法;水位、氣溫停測(cè)以及河(渠)干處理等。

2) 處理、分析計(jì)算后的數(shù)據(jù)按類別存入原始數(shù)據(jù)庫(kù)和成果數(shù)據(jù)庫(kù)中，其中，成果數(shù)據(jù)庫(kù)采用南方整編程序SHDP 的成果數(shù)據(jù)庫(kù)，減少了數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)的工作量和重復(fù)存儲(chǔ)所占用的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)空間的浪費(fèi)，同時(shí)避免了SSZC 與SHDP 之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序。

3) 自動(dòng)遙測(cè)水位數(shù)據(jù)因存在大量重復(fù)信息、數(shù)據(jù)量大，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)過(guò)濾處理，以減少數(shù)據(jù)冗余量，并能滿足整編軟件的限制條件。過(guò)濾處理滿足:水位過(guò)程不變形但數(shù)據(jù)量最少，保留0 時(shí)、校核水位(8 時(shí)、20 時(shí)) 、日極值水位、測(cè)流水位和取樣時(shí)段水位，過(guò)濾前后的日平均水位差值＜1 cm。

在滿足以上條件的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步過(guò)濾，除去重復(fù)信息，經(jīng)過(guò)初步過(guò)濾其數(shù)據(jù)量可減少至1/2，做為自動(dòng)遙測(cè)水位原始數(shù)據(jù)儲(chǔ)存入庫(kù);第二步，進(jìn)行綜合篩選，首先以能剛剛滿足日平均水位差值＜1 cm 為最大數(shù)據(jù)量，如果不滿足，再按斜率法判斷是否需要增加選點(diǎn)。

如果滿足|A－B| ＞C，則摘錄第i 點(diǎn)水位。

式中:A、B、C 分別為i －1 至i +1 時(shí)刻、i －1 至i 時(shí)刻的斜率、判斷i 時(shí)刻水位是否摘選的條件。

第二步綜合篩選后的數(shù)據(jù)，減少到原來(lái)數(shù)據(jù)量的1/4 左右，儲(chǔ)存入遙測(cè)水位數(shù)據(jù)庫(kù)中，做為最終應(yīng)用數(shù)據(jù)。在基層水文測(cè)站報(bào)送自動(dòng)遙測(cè)水位數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)同時(shí)報(bào)送經(jīng)初步篩選后的遙測(cè)水位原始數(shù)據(jù)和經(jīng)綜合篩選后的應(yīng)用數(shù)據(jù)，做為水文分局審查分析之用。

2 數(shù)據(jù)查詢功能

查詢功能是基于數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)必不可少的重要組成部分，可為用戶提供一個(gè)良好的交互平臺(tái)，使系統(tǒng)和用戶之間建立良好的構(gòu)通關(guān)系。

本系統(tǒng)主要特點(diǎn)為:

1) 在指導(dǎo)水文基層測(cè)站測(cè)驗(yàn)工作方面，系統(tǒng)提供的大斷面分析圖，流速分布圖，以及逐時(shí)水位、含沙、降水、氣溫過(guò)程線圖，同時(shí)繪制流量、輸沙施測(cè)點(diǎn)，指導(dǎo)水文測(cè)站掌握測(cè)流測(cè)沙時(shí)機(jī)、研究河流水情變化規(guī)律及特征提供了方便，并將改變?nèi)斯だL制各類分析圖形的傳統(tǒng)工作模式。

2) 實(shí)測(cè)成果查詢和組合數(shù)據(jù)查詢，不僅拓展了本系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，如在水資源評(píng)價(jià)、水文咨詢服務(wù)及防汛抗旱工作中對(duì)水文數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢需求，使系統(tǒng)不只僅限于為本軟件的數(shù)據(jù)處理、分析計(jì)算和資料整編服務(wù)，而且與南方整編成果數(shù)據(jù)庫(kù)建立了密切關(guān)系，只需應(yīng)用在本系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理模塊中提供的數(shù)據(jù)加載功能，將所需歷年或某一年數(shù)據(jù)加載進(jìn)來(lái)，既能滿足對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢需求，這使南方整編成果數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用也得到進(jìn)一步提升，增強(qiáng)了水文數(shù)據(jù)應(yīng)用的時(shí)效性。

3) 信息數(shù)據(jù)查詢，包括對(duì)測(cè)站編碼，監(jiān)控信息等，已錄入( 或?qū)? 數(shù)據(jù)信息，經(jīng)分析計(jì)算后得到的各類成果數(shù)據(jù)的信息，流速儀公式及溫度訂正數(shù)據(jù)參數(shù)、各類系數(shù)，以及數(shù)據(jù)檢驗(yàn)中統(tǒng)計(jì)的錯(cuò)情信息等數(shù)據(jù)的查詢。其中，監(jiān)控信息查詢不僅為數(shù)據(jù)管理提供了方便，更重要的是為勘測(cè)局業(yè)務(wù)部門隨時(shí)了解和掌握各測(cè)站測(cè)驗(yàn)任務(wù)完成情況、以及本部門工作進(jìn)展情況和對(duì)數(shù)據(jù)的管理工作提供了快捷方便的管理平臺(tái)。

3 整編功能

當(dāng)前使用的各類名目繁多的整編軟件，都只適用于年底資料整編工作，系統(tǒng)復(fù)雜、控制信息繁多、要求嚴(yán)密，不能滿足基層水文測(cè)站對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行逐日/逐月整編的要求;隨著自動(dòng)遙測(cè)設(shè)備的普及，自動(dòng)采集的數(shù)據(jù)量十分龐大，尤其是多斷面需要流量合成的站，不僅對(duì)數(shù)據(jù)的處理、分析計(jì)算工作帶來(lái)一定的困難，而且往往會(huì)影響水情信息的及時(shí)發(fā)送。

本系統(tǒng)所提供的整編功能，將用戶群定位在水文基層測(cè)站，整編方法簡(jiǎn)單，在日常工作中只需要錄入整編時(shí)間段、整編方法及對(duì)應(yīng)的水位－流量節(jié)點(diǎn)等最基本的信息，就能滿足逐日/逐月整編的需要，并由每日生成的日?qǐng)?bào)表產(chǎn)生綜合月報(bào)表，減輕了測(cè)站工作壓力，提高水情報(bào)汛工作質(zhì)量。

除了實(shí)時(shí)整編和分期整編外，在站年資料整編工作也是極其重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，可以此取代過(guò)去在站整編的手工方式。整編模塊中還提供了對(duì)整編數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)功能，主要是對(duì)南方整編程序的電算控制信息和源數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，如檢查推流和推沙結(jié)束時(shí)間是否在水位數(shù)據(jù)和單沙數(shù)據(jù)中存在，是否按順序排列，各時(shí)段是否包頭，水位流量關(guān)系是否存在反曲現(xiàn)象等等。以上錯(cuò)誤信息很難由人工進(jìn)行查找，一旦遇有數(shù)據(jù)錯(cuò)誤會(huì)造成程序中斷，經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)后將減少數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，有效提高年終整編的工作效率和質(zhì)量。

4 合理性檢驗(yàn)功能

合理性檢驗(yàn)主要是對(duì)整編成果數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)，檢驗(yàn)的目的是為了達(dá)到整編成果符合本站水流特性以及相似條件下的相鄰或上下游站水文氣象要素基本一致的自然規(guī)律，從而進(jìn)一步提高整編成果及水文數(shù)據(jù)庫(kù)的質(zhì)量。本系統(tǒng)提供的合理性檢驗(yàn)主要出發(fā)點(diǎn)在于方便水文基層測(cè)站對(duì)實(shí)時(shí)整編、分期整編及年底在站整編成果的檢驗(yàn)，同時(shí)對(duì)南方整編成果的檢驗(yàn)起到補(bǔ)充和輔助性的支持作用。

合理性檢驗(yàn)主要通過(guò)逐月及極值對(duì)照表，繪制逐時(shí)過(guò)程線和逐日過(guò)程線圖及相關(guān)關(guān)系圖的方式，對(duì)本站和上下游站的水位、流量、泥沙、水溫、氣溫、降水量和蒸發(fā)量整編成果，按其不同的特點(diǎn)和要求分別進(jìn)行檢查。

5 系統(tǒng)管理功能

主要功能是對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行管理，如設(shè)定系統(tǒng)密碼、操作權(quán)限分配，外部數(shù)據(jù)接口處理，數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)查詢，以及系統(tǒng)幫助。

1) 設(shè)定系統(tǒng)密碼、操作權(quán)限分配: 為保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性，該功能把用戶的權(quán)限分為系統(tǒng)管理員和一般用戶。系統(tǒng)管理員擁有所有的權(quán)限，如設(shè)定系統(tǒng)密碼、操作權(quán)限分配、以及對(duì)所有數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行維護(hù)、檢索查詢和打印、拷貝等;一般用戶只能對(duì)部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行維護(hù)、檢索查詢和打印，目的是防止系統(tǒng)管理的混亂，防止數(shù)據(jù)的毀壞和被盜、丟失，以達(dá)到對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)和本系統(tǒng)的有效管理和保護(hù)。

2) 外部數(shù)據(jù)接口處理:由于遙測(cè)終端設(shè)備和信道的不斷升級(jí)、變化，目前已建成投入使用的遙測(cè)系統(tǒng)存在多種不同的通訊協(xié)議，常用超短波、GSM －SMS、GPRS 等通訊方式，其系統(tǒng)接口、數(shù)據(jù)庫(kù)以及數(shù)據(jù)文件的保存格式各不相同，特定的系統(tǒng)軟件應(yīng)用到其他不符合上述情況的地區(qū)時(shí)不能兼容工作，給遙測(cè)數(shù)據(jù)的收集、使用帶來(lái)了不便。為解決這一問(wèn)題，除了針對(duì)已經(jīng)存在和使用的遙測(cè)數(shù)據(jù)格式編制其特定的處理軟件外，還需要編制一種擴(kuò)展性強(qiáng)、實(shí)用、可靈活定制數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和讀入方式的通用軟件，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入不同數(shù)據(jù)格式的自適應(yīng)能力。

根據(jù)當(dāng)前遙測(cè)設(shè)備儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的格式一般為文本方式，其形式有字段組合、記錄與記錄之間以空格分隔，字段與字段間以逗號(hào)區(qū)分，格式有橫向連續(xù)記錄以及縱向記錄的方式，按其具體特征建立結(jié)構(gòu)。具體做法是，對(duì)某一站遙測(cè)數(shù)據(jù)的存放格式，建立適應(yīng)導(dǎo)入的結(jié)構(gòu)，第一次導(dǎo)入時(shí)其結(jié)構(gòu)一經(jīng)確定就將被保存下來(lái)，以后自動(dòng)按該格式讀取數(shù)據(jù)。

3) 數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)查詢、維護(hù): 可以對(duì)以上所述所有的數(shù)據(jù)庫(kù)，包括原始數(shù)據(jù)庫(kù)、成果數(shù)據(jù)庫(kù)以及外部數(shù)據(jù)處理接口數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行查詢，這里主要是對(duì)外部數(shù)據(jù)處理接口數(shù)據(jù)庫(kù)即遙測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入結(jié)構(gòu)的查詢最為重要，通過(guò)查詢，了解已經(jīng)存在的格式，并按需要進(jìn)行修改。

4)系統(tǒng)幫助:系統(tǒng)幫助包括對(duì)本系統(tǒng)的安裝要求和方法、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)存放目錄以及對(duì)程序操作方法的詳細(xì)說(shuō)明。

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