自動測報水情信息的質(zhì)量自動控制

文宏亮

（陜西省水文水資源勘測局 陜西 西安 710068）

近幾年國家對水利建設(shè)非常重視，尤其是水文測報的基礎(chǔ)設(shè)施投資力度很大，水情信息快步進入了廣泛使用遙測技術(shù)的自動測報時期。

陜西省水文信息中心接收到的遙測站信息，從2010年的不到100站，增加到2014年的約3800站，據(jù)統(tǒng)計2014年汛期共接收、轉(zhuǎn)發(fā)水雨情信息1617萬余條，這些數(shù)量巨大的信息雖然經(jīng)過了一定的處理，但仍然有部分差錯信息進入省級水情信息庫。

水文部門向來對差錯控制比較嚴格，長期堅持“無錯報、無漏報、無缺報、無遲報”的“四無要求”，經(jīng)過各級水文人員認真的層層把關(guān)，差錯率控制的很低，為防汛工作做出了巨大貢獻，但現(xiàn)在信息量劇增，靠人力來實現(xiàn)這個要求顯得越來越力不從心。

本文從實際應(yīng)用角度出發(fā)，編制計算機軟件自動查詢實時水情數(shù)據(jù)庫，對海量的水情信息迅速檢查出其中可能存在的錯誤，及時反饋給值班人員，以提高水情信息質(zhì)量，確保水情信息的正常使用。

1 水情自動測報流程

按照目前的遙測技術(shù)手段，水文水情遙測基本分為三個相對獨立單元。

第一單元為采集單元，包括各種采集儀器、短距離傳輸設(shè)備、RTU（遠程終端控制系統(tǒng)）、供電系統(tǒng)等。誤差來源主要是采集儀器誤差，如雷達水位計或者翻斗式雨量計等儀器因客觀原因測得的數(shù)據(jù)有錯誤，這些錯誤數(shù)據(jù)由RTU經(jīng)GPRS、CDMA、SMS等信道傳輸給水情分中心。

第二單元為水情分中心單元，包含前端接收機、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、接收入庫軟件、交換轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)等，差錯來源主要為軟件系統(tǒng)問題導(dǎo)致的入庫數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確和接收信道故障導(dǎo)致的缺漏報，錯誤數(shù)據(jù)會上傳至省水情中心或者其他防汛部門。

第三單位為省級水情中心單元，包括水情信息交換轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)、省級水情數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)、水情預(yù)報系統(tǒng)等。差錯主要為對來自各分中心的水情異常數(shù)據(jù)沒有及時發(fā)現(xiàn)和處理，轉(zhuǎn)發(fā)給其他防汛部門。

本文討論的差錯控制程序，主要安裝在水情分中心和省級水情中心，對差錯過濾處理后再對外轉(zhuǎn)發(fā)報汛。

2 水情遙測誤差來源及控制

根據(jù)實際工作需求，誤差控制程序一般設(shè)置每5分鐘自動檢查一次，同時值班員可隨時設(shè)定任意時間段進行手動即時檢查。按不同的信息內(nèi)容，將控制種類可分為河道水情、雨量、水庫水情、缺漏等4類。

2.1 河道水情信息錯誤

河道水情信息的錯誤，主要是信息中的水位或者流量信息錯誤，由于遙測設(shè)備和儀器可能出現(xiàn)故障，測到的水位數(shù)據(jù)會出現(xiàn)異常跳高跳低或者短時間內(nèi)變化劇烈，另外流量和水位數(shù)據(jù)會明顯不對應(yīng)，必定是其中一個數(shù)據(jù)因子有錯誤。

程序首先連接數(shù)據(jù)庫ST_RIVER_R河道實時水情表，讀取特定時間段內(nèi)所有河道水文信息，將這些信息按時間排序，然后對每條信息循環(huán)檢查處理，若同站相鄰兩條信息時間間隔小而水位差過大，可以判定屬于水位跳變錯誤。

程序繼續(xù)連接該站號的水位流量關(guān)系數(shù)據(jù)表（ST_ZQRL_B），用內(nèi)插法根據(jù)報汛的水位數(shù)據(jù)算出一個理論流量，將算得的理論流量和信息里的報汛流量對比，差別超過一定比例，可以判斷產(chǎn)生了錯誤。

2.2 水庫水情信息錯誤

水庫信息常見的錯誤是報送的水位和蓄水量信息不對應(yīng)，甚至出現(xiàn)數(shù)量級差錯，影響區(qū)域內(nèi)蓄水總量的統(tǒng)計和對比分析。

程序首先讀取st_rsvr_r數(shù)據(jù)表中特定時間段內(nèi)所有水庫信息，關(guān)鍵是水庫的水位和蓄水量信息，然后對每條信息循環(huán)檢查處理，先連接該站的水位和蓄水量關(guān)系表ST_zvaRL_B，將查得的理論蓄水量和信息里的蓄水量對比，差別超過一定比例，可以判斷有錯誤。

2.3 雨情信息錯誤

雨情信息錯誤，主要包括以下幾種情況：

（1）奇異數(shù)據(jù)錯誤，比如某遙測站測報的雨量達到大暴雨或者致災(zāi)級別，但周邊雨量普遍很小，就需要鑒別真?zhèn)巍?/p>

（2）累積日雨量和旬雨量不對應(yīng)，屬于統(tǒng)計錯誤。

（3）累積旬雨量和月雨量不對應(yīng)錯誤，屬于統(tǒng)計錯誤。

檢查第一類錯誤，先查詢出最近的時段雨量和日雨量較大的測報信息，根據(jù)測站基本信息庫中的行政區(qū)位碼查找到相同縣區(qū)所有報汛站的站號；根據(jù)站號查詢出縣區(qū)內(nèi)其他站的雨量信息，分別統(tǒng)計相同的時段雨量和日雨量，挑選最大最小并算出均值：

發(fā)現(xiàn)單個遙測站雨量大于均值數(shù)倍以上程序立即將該雨量值與本縣區(qū)其他站比較，若其他遙測站點雨量值均遠不及該站，可以判斷該站測報的數(shù)值可能為奇異值，需要核實后處理。周邊站臨近時段均未下雨，僅個別遙測站有雨量且較大，也需要值班人員核實。

檢查第二和第三類錯誤，首先連接數(shù)據(jù)庫中雨量統(tǒng)計表st_pstat_r，將信息里的旬或月雨量與數(shù)據(jù)庫中的日雨量累計值比較，一般信息里旬或月雨量應(yīng)等于或略大于累計值，超過一定閥值即需要核實。

2.4 水情遙測缺漏報差錯

缺漏報指應(yīng)該報汛而沒有報和信息缺項。缺漏報檢查主要監(jiān)控遙測站信息的報送情況，由于水情遙測站主要靠GPRS或者CDMA網(wǎng)絡(luò)報送信息，而遙測站大多處于偏遠山區(qū)，網(wǎng)絡(luò)信號較弱且不穩(wěn)定，或者有時發(fā)生設(shè)備故障，若沒有及時發(fā)現(xiàn)并檢修處理，就會延誤和缺漏汛情的報送。

程序首先讀取報汛站基本屬性表，按照站號查詢特定時段內(nèi)實時雨水情，得到最新的信息時間和時段內(nèi)報送信息數(shù)量，根據(jù)時段長和信息數(shù)量分析報汛是否穩(wěn)定，是否出現(xiàn)設(shè)備停報情況，尤其在分中心，若設(shè)定所有遙測站每天定時發(fā)平安報，即有無汛情都至少發(fā)一條信息，可以迅速判斷信道是否暢通。

在數(shù)據(jù)庫ST_STSMTASK_B表中設(shè)定好每個遙測站確定的報汛任務(wù)，就可以比對實時信息和報汛任務(wù)，從而發(fā)現(xiàn)漏報。

3 誤差處理及結(jié)論

所有檢查出的誤差由程序提示錯誤原因，并顯示對比信息，如將理論推算的流量和報送的流量對比，雨量特大值與周邊雨量對比，計算的水庫蓄水量和報送的值對比，由值班人員處理。

水情信息差錯控制程序還可以根據(jù)實際需要檢查墑情信息、冰清信息等其他種類、類型錯誤。程序使用DELPHI7.0編制，數(shù)據(jù)庫為SQL server 2005，在WIN7系統(tǒng)測試正常。

經(jīng)以上分析，使用計算機程序?qū)b測的海量水情信息進行批量檢查十分必要，可以快速發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的奇異值等差錯，將可疑信息從數(shù)據(jù)庫提出并提示值班人員核實，確認后再重新寫入數(shù)據(jù)庫并向其他防汛部門轉(zhuǎn)發(fā)，程序不對實時水情數(shù)據(jù)庫做直接修改或刪除，保證了水情數(shù)據(jù)的安全，為水情信息的進一步正常使用奠定了基礎(chǔ)。陜西水利