SSZC水文數據綜合處理系統

趙澤珍，馬慧明

( 伊犁水文水資源勘測局，新疆 伊寧835000)

為了提高數據的質量及管理水平，SSZC 水文數據綜合處理系統提供了對遙測水位數據自動過濾、對偽數據進行圖形修均，以及對錄入的各類數據進行合理性檢驗功能;提供了水情實時報務及逐月月報自動編制功能;提供了降水、蒸發、氣溫、水位、流量的逐日/逐月整編功能。為提高對數據的管理水平，防止已復校的前月數據被改動，系統提供了屏蔽前月數據的功能;為保證測站工作人員切實履行一錄二校職責，系統提供了工作人員上機情況監控記帳功能;為確保測站人員及時掌握測流時機，系統提供了強大的圖形支持，取代了繁瑣的人工繪圖;由于數據采用標準的數據庫管理，實現了與全國通用的年終整編軟件系統的無縫對接，極大地提高了工作效率。

該系統在VB6．0 環境下開發，以Access、SQL Server 作為數據庫平臺，由七大功能組成。即:數據錄入與處理、查詢、整編、水情編報、合理性檢驗、數據管理、系統管理。

1 數據處理功能

隨著計算機技術的普及和信息技術的飛速發展，水文現代化建設使水文信息的采集方式也在發生著改變，傳統的人工采集逐漸被水文自動遙測方式所替代。自2000年以來，逐步改造建設的水文遙測信息系統，提高了觀測數據的可靠性、準確性和及時性，但目前普遍存在的問題是:自動遙測數據存在大量的重復信息，因而數據量大，數據文件格式不統一，增加了工作難度和工作量，使遙測數據幾乎不可能在水文基層測站進行及時地處理、分析和計算，通常是30 d 甚至1 a 才將數據處理成可用的數據文件，直接參與年終資料整編，甚至因數據量龐大、無法滿足整編軟件對數據總量≤10 000 組的限制條件而不能用于年終整編，造成了資源浪費，極大地限制了其在指導測站測驗工作和防洪報汛工作中作用的發揮。

數據處理功能模塊主要解決水文自動遙測數據的及時處理、分析計算和入庫，同時滿足現階段還普遍采用的人工采集數據的錄入、分析計算和入庫工作的需求，并通過數據分析和圖形分析、檢驗，檢出數據中可能存在的由人工容易忽視的錯誤信息，最大程度地減少入庫原始數據的錯誤率。

在程序設計中主要采取以下幾點:

1)數據處理的范圍涵蓋了全疆各流域可能采用的測驗方法和項目，如水、流、沙、降水、蒸發、氣溫、水溫、蒸發輔助項目、水準測量;人工觀測水位、降水量以及遙測數據;暢流期和冰期流量測驗，流速儀、浮標及比降面積法，一點和多點法測流;積點、積深和全斷面混合法;水位、氣溫停測以及河(渠)干處理等。

2) 處理、分析計算后的數據按類別存入原始數據庫和成果數據庫中，其中，成果數據庫采用南方整編程序SHDP 的成果數據庫，減少了數據庫開發的工作量和重復存儲所占用的計算機存儲空間的浪費，同時避免了SSZC 與SHDP 之間的數據轉換程序。

3) 自動遙測水位數據因存在大量重復信息、數據量大，需要進行數據過濾處理，以減少數據冗余量，并能滿足整編軟件的限制條件。過濾處理滿足:水位過程不變形但數據量最少，保留0 時、校核水位(8 時、20 時) 、日極值水位、測流水位和取樣時段水位，過濾前后的日平均水位差值＜1 cm。

在滿足以上條件的基礎上，對數據進行初步過濾，除去重復信息，經過初步過濾其數據量可減少至1/2，做為自動遙測水位原始數據儲存入庫;第二步，進行綜合篩選，首先以能剛剛滿足日平均水位差值＜1 cm 為最大數據量，如果不滿足，再按斜率法判斷是否需要增加選點。

如果滿足|A－B| ＞C，則摘錄第i 點水位。

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

第二步綜合篩選后的數據，減少到原來數據量的1/4 左右，儲存入遙測水位數據庫中，做為最終應用數據。在基層水文測站報送自動遙測水位數據時，應同時報送經初步篩選后的遙測水位原始數據和經綜合篩選后的應用數據，做為水文分局審查分析之用。

2 數據查詢功能

查詢功能是基于數據處理分析系統必不可少的重要組成部分，可為用戶提供一個良好的交互平臺，使系統和用戶之間建立良好的構通關系。

本系統主要特點為:

1) 在指導水文基層測站測驗工作方面，系統提供的大斷面分析圖，流速分布圖，以及逐時水位、含沙、降水、氣溫過程線圖，同時繪制流量、輸沙施測點，指導水文測站掌握測流測沙時機、研究河流水情變化規律及特征提供了方便，并將改變人工繪制各類分析圖形的傳統工作模式。

2) 實測成果查詢和組合數據查詢，不僅拓展了本系統的應用范圍，如在水資源評價、水文咨詢服務及防汛抗旱工作中對水文數據庫的查詢需求，使系統不只僅限于為本軟件的數據處理、分析計算和資料整編服務，而且與南方整編成果數據庫建立了密切關系，只需應用在本系統數據管理模塊中提供的數據加載功能，將所需歷年或某一年數據加載進來，既能滿足對數據庫的查詢需求，這使南方整編成果數據庫的應用也得到進一步提升，增強了水文數據應用的時效性。

3) 信息數據查詢，包括對測站編碼，監控信息等，已錄入( 或導入) 數據信息，經分析計算后得到的各類成果數據的信息，流速儀公式及溫度訂正數據參數、各類系數，以及數據檢驗中統計的錯情信息等數據的查詢。其中，監控信息查詢不僅為數據管理提供了方便，更重要的是為勘測局業務部門隨時了解和掌握各測站測驗任務完成情況、以及本部門工作進展情況和對數據的管理工作提供了快捷方便的管理平臺。

3 整編功能

當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，系統復雜、控制信息繁多、要求嚴密，不能滿足基層水文測站對所采集的數據進行逐日/逐月整編的要求;隨著自動遙測設備的普及，自動采集的數據量十分龐大，尤其是多斷面需要流量合成的站，不僅對數據的處理、分析計算工作帶來一定的困難，而且往往會影響水情信息的及時發送。

本系統所提供的整編功能，將用戶群定位在水文基層測站，整編方法簡單，在日常工作中只需要錄入整編時間段、整編方法及對應的水位－流量節點等最基本的信息，就能滿足逐日/逐月整編的需要，并由每日生成的日報表產生綜合月報表，減輕了測站工作壓力，提高水情報汛工作質量。

除了實時整編和分期整編外，在站年資料整編工作也是極其重要的一個環節，可以此取代過去在站整編的手工方式。整編模塊中還提供了對整編數據的檢驗功能，主要是對南方整編程序的電算控制信息和源數據進行檢驗，如檢查推流和推沙結束時間是否在水位數據和單沙數據中存在，是否按順序排列，各時段是否包頭，水位流量關系是否存在反曲現象等等。以上錯誤信息很難由人工進行查找，一旦遇有數據錯誤會造成程序中斷，經過檢驗后將減少數據錯誤，有效提高年終整編的工作效率和質量。

4 合理性檢驗功能

合理性檢驗主要是對整編成果數據的檢驗，檢驗的目的是為了達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律，從而進一步提高整編成果及水文數據庫的質量。本系統提供的合理性檢驗主要出發點在于方便水文基層測站對實時整編、分期整編及年底在站整編成果的檢驗，同時對南方整編成果的檢驗起到補充和輔助性的支持作用。

合理性檢驗主要通過逐月及極值對照表，繪制逐時過程線和逐日過程線圖及相關關系圖的方式，對本站和上下游站的水位、流量、泥沙、水溫、氣溫、降水量和蒸發量整編成果，按其不同的特點和要求分別進行檢查。

5 系統管理功能

主要功能是對本系統進行管理，如設定系統密碼、操作權限分配，外部數據接口處理，數據庫結構查詢，以及系統幫助。

1) 設定系統密碼、操作權限分配: 為保證系統運行的穩定性和數據庫的安全性，該功能把用戶的權限分為系統管理員和一般用戶。系統管理員擁有所有的權限，如設定系統密碼、操作權限分配、以及對所有數據庫進行維護、檢索查詢和打印、拷貝等;一般用戶只能對部分數據庫進行維護、檢索查詢和打印，目的是防止系統管理的混亂，防止數據的毀壞和被盜、丟失，以達到對數據庫和本系統的有效管理和保護。

2) 外部數據接口處理:由于遙測終端設備和信道的不斷升級、變化，目前已建成投入使用的遙測系統存在多種不同的通訊協議，常用超短波、GSM －SMS、GPRS 等通訊方式，其系統接口、數據庫以及數據文件的保存格式各不相同，特定的系統軟件應用到其他不符合上述情況的地區時不能兼容工作，給遙測數據的收集、使用帶來了不便。為解決這一問題，除了針對已經存在和使用的遙測數據格式編制其特定的處理軟件外，還需要編制一種擴展性強、實用、可靈活定制數據結構和讀入方式的通用軟件，實現導入不同數據格式的自適應能力。

根據當前遙測設備儲存數據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區分，格式有橫向連續記錄以及縱向記錄的方式，按其具體特征建立結構。具體做法是，對某一站遙測數據的存放格式，建立適應導入的結構，第一次導入時其結構一經確定就將被保存下來，以后自動按該格式讀取數據。

3) 數據庫結構查詢、維護: 可以對以上所述所有的數據庫，包括原始數據庫、成果數據庫以及外部數據處理接口數據庫的結構進行查詢，這里主要是對外部數據處理接口數據庫即遙測數據導入結構的查詢最為重要，通過查詢，了解已經存在的格式，并按需要進行修改。

4)系統幫助:系統幫助包括對本系統的安裝要求和方法、系統結構、數據庫存放目錄以及對程序操作方法的詳細說明。

［1］SL 247—1999 水文資料整編規范［S］. 北京: 中國水利水電出版社，1999.

［2］GBJ 138—90 水位觀測標準［S］．北京:中國標準出版社，1990.

［3］GB 50179—93 河流流量測驗規范［S］．北京: 中國計劃出版社，1993.

［4］GB 50159—92 河流懸疑質泥沙測驗規范［S］. 北京: 中國計劃出版社，1992.

［5］SI 59—93 河流冰情觀測規范［S］．北京:中國水利水電出版社，1993.

［6］SL 21—90 降水量觀測規范［S］． 北京: 中國水利水電出版社，1990.

［7］SD 265—88 水面蒸發觀測規范［S］． 北京: 中國水利水電出版社，1988.

［8］水文測驗手冊編寫組. 水文測驗手冊［K］．北京:水利電力出版社，1975．

［9］SL 330—2005 水情信息編碼標準［S］. 北京: 中國水利水電出版社，2005.