基于VBA對城市水文年鑒雨量前期數(shù)據(jù)處理的研究

仇東山，趙 濤，岳瀟靜

（濟(jì)南市水文局，山東 濟(jì)南 250002）

0 引言

水文資料整編是對原始的水文資料按科學(xué)方法和統(tǒng)一規(guī)格，分析、統(tǒng)計、審核、匯編、刊印或儲存等工作的總稱,為國家的水利決策提供可靠的信息數(shù)據(jù)[1]，降水量是水文資料整編中重要的組成部分，特別是在降水原始數(shù)據(jù)的收集、前期處理階段工作量較大，濟(jì)南是全國最早系統(tǒng)開展城市水文年鑒整編城市，本文主要是針對濟(jì)南市城市水文年鑒在降雨資料整編過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行研究分析，目前，濟(jì)南市城市水文年鑒的數(shù)據(jù)主要使用北方片區(qū)資料整編軟件（BFZLZB），整編后的降水資料主要包括:逐日降水量表、降水量摘錄表、各時段最大降水量表等數(shù)據(jù)表格，自2007年“7.18”以來，濟(jì)南市水文局整合了氣象、水利、高校等不同建設(shè)管理單位的降水觀測站，并由濟(jì)南市水文局統(tǒng)一發(fā)布，由于前期各單位降水觀測站數(shù)據(jù)采集規(guī)范不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)存儲的格式也不相同，這就造成了在使用整編軟件處理降水?dāng)?shù)據(jù)時必須采用人工處理的方法對不規(guī)范的降雨采集資料進(jìn)行前期處理，但每年需要處理的非水文部門建設(shè)的降水站點達(dá)幾十個、每站每年的數(shù)據(jù)也有幾千條之多，人工處理起來費時費力，而且極易出現(xiàn)人為誤差，極大降低了整編效率和準(zhǔn)確率，由于降水量數(shù)據(jù)大部分為數(shù)據(jù)表格形勢，數(shù)據(jù)文件都可用Excel表打開，雖然傳統(tǒng)的Excel內(nèi)置函數(shù)也能處理大部分?jǐn)?shù)據(jù)，但涉及到數(shù)據(jù)的插值處理就無法解決了，本文通過Excel自帶的VBA功能，通過VBA的編程對降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行整理、篩選、插值，極大提高了整編效率和準(zhǔn)確度,VBA編程技術(shù)是基于Microsoft Office的一種內(nèi)置式編程語言[2]，VBA不需要另外的編程環(huán)境，只需在Excel的開發(fā)環(huán)境中就可使用，而且通過VBA可以利用Microsoft的大部分的API接口編程，特別是對Excel表格更加方便快捷。

1 城市水文年鑒雨量整編過程中出現(xiàn)的問題

按照資料整編的規(guī)范要求，雨量數(shù)據(jù)需要符合三個條件:數(shù)據(jù)的完整性、數(shù)據(jù)的唯一性、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[3]，從實時雨量數(shù)據(jù)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)必須符合整編軟件的格式、數(shù)據(jù)特性要求，標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)文件一般采用Excel格式，擴(kuò)展名“.P0G”的文件，數(shù)據(jù)在從數(shù)據(jù)庫導(dǎo)出時就篩選出了可使用數(shù)據(jù)，如:濟(jì)南城市年鑒基本使用6月～9月的雨量數(shù)據(jù)，遙測實時數(shù)據(jù)只使用日期（時間）、遙測（5 min或1 min）雨量，其它的數(shù)據(jù)列必須被屏蔽掉，數(shù)據(jù)格式見圖1、圖2（文本格式打開）。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)的雨量表原始數(shù)據(jù)表

圖2 需要插值處理數(shù)據(jù)表

在濟(jì)南城市水文年鑒整編過程中，大部分由濟(jì)南市水文局建設(shè)、管轄的降水觀測站點導(dǎo)出的遙測雨量原始數(shù)據(jù)基本都符合年鑒整編數(shù)據(jù)格式要求，但從氣象局、水利局導(dǎo)出的降水?dāng)?shù)據(jù)格式不符合整編格式要求，主要包括以下幾個問題:

1）數(shù)據(jù)文件為文本方式，每條遙測記錄不是日期時間格式，無法按時間序列進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，而且存在文件頭尾和無用的數(shù)據(jù)列，需要人工進(jìn)行特殊的處理才能進(jìn)行下一步的整編工作。

2）跨小時段數(shù)據(jù)沒有進(jìn)行插0，由于整編軟件的特殊要求，標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)文件應(yīng)該是每跨小時、天的遙測數(shù)據(jù)如果不是正小時點時，必須在正小時點插入0降水量值，否則在整編過程中就會產(chǎn)生摘錄表錯誤。

如果對跨時段降水量不進(jìn)行插值處理，BFZLZB整編軟件在進(jìn)行數(shù)據(jù)整編時，會出現(xiàn)無效的數(shù)據(jù)報表，見圖3、圖4。

圖3插值前產(chǎn)生錯誤降水摘錄表

圖4插值后產(chǎn)生錯誤降水摘錄表

2 整編降水量數(shù)據(jù)VBA編程處理

2.1 主程序界面

程序基于VBA編程，由于各單位產(chǎn)生的雨量原始文件都不盡相同，數(shù)據(jù)處理過程需要對不同的文件分別處理，所以在編程過程中采用模塊化處理，主程序界面見圖5。

圖5 主程序入口截圖

2.2 日期類型數(shù)據(jù)處理

由于部分原始數(shù)據(jù)文件是P0G格式，雨量數(shù)據(jù)采集日期是文本類型，這樣導(dǎo)入到EXCEL表中就無法進(jìn)行跨時段雨量插值處理，需對文本字符類型進(jìn)行日期類型轉(zhuǎn)換，如:“050319.40”轉(zhuǎn)換成日期類型“2017-05-03 19：40”，主要代碼如下:

2.3 無效數(shù)據(jù)的處理

原始雨量文件包括很多無效的數(shù)據(jù)列、文件頭尾說明、以及非汛期的雨量（0～5月、10月～12月），需在整編前對這些無效數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除，代碼如下:

2.4 跨時段插值處理

VBA編程原理，依次遍歷所有的雨量數(shù)據(jù)，先把所有降雨量為0的數(shù)據(jù)刪除，形成有效降雨值，再遍歷所有數(shù)據(jù)，判斷每個數(shù)據(jù)的采集日期之間的時間間隔，如果在一個小時段內(nèi)，跳過，否則，在每一個需要插值得數(shù)據(jù)行前插入上一個時間點的0降雨值，目前，濟(jì)南大部分雨量點都為5分鐘一傳、個別采用1分鐘一傳，時間插值根據(jù)原文件時間間隔分別設(shè)置時間插值數(shù)值，代碼如下:

2.5 文件存入P0G格式處理

處理完成的Excel文件，需保存為P0G文件格式，就可直接進(jìn)行雨量整編程序處理，如需要處理大批量文件，可增加代碼，遍歷一個目錄中所有的文件，對每個文件進(jìn)行上述程序處理，最后保存為“.P0G”文件，代碼如下:

3 結(jié)語

濟(jì)南城市水文年鑒自2010年開始編輯刊印，在之前，類似這樣的原始數(shù)據(jù)大部分都是通過人工處理，處理一個汛期雨量數(shù)據(jù)需要耗費大量的人力物力，而且雨量處理的準(zhǔn)確性得不到保障，自使用本程序以來，一次性處理幾十個原始雨量文件，每個文件大約5000余條的雨量數(shù)據(jù)也僅僅需要不到一分鐘時間，極大的減少了人工成本，提高整編效率和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，但在使用過程，本程序還存在一些弊端，如:一旦出現(xiàn)原始數(shù)據(jù)文件格式特殊，就可能報錯，容錯能力較差，其次，該程序還必須依靠Office Excel應(yīng)用系統(tǒng)的支撐，不能獨立使用，爭取在下一步工作中繼續(xù)完善和提升。