簡析山洪預(yù)報(bào)的水文數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法

□鄧俊聰（廣東省水文局廣州水文分局）

1 問題的提出

廣東是全國山洪災(zāi)害多發(fā)的省份之一，每年因山洪災(zāi)害造成的人員傷亡占整個洪澇災(zāi)害人員傷亡總數(shù)的70%以上；全省有77萬小城鎮(zhèn)人口、308萬農(nóng)村人口受山洪災(zāi)害直接威脅，防御形勢十分嚴(yán)峻，治理任務(wù)極為艱巨。目前，廣東省有69個縣（市、區(qū)）列入全國山洪災(zāi)害防治縣，將開展山洪災(zāi)害非工程措施建設(shè)，新建大量水文自動化遙測站點(diǎn)，為山洪預(yù)報(bào)提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。但由于各縣（市、區(qū)）站點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目具體技術(shù)要求和經(jīng)濟(jì)能力的差異，以及現(xiàn)行采用招投標(biāo)制度的客觀實(shí)際情況，項(xiàng)目中標(biāo)方的硬件設(shè)備與數(shù)據(jù)格式不可能達(dá)到統(tǒng)一；導(dǎo)致水情預(yù)報(bào)等許多業(yè)務(wù)軟件無法直接使用其實(shí)測的原始數(shù)據(jù)，或因缺少數(shù)據(jù)導(dǎo)致預(yù)報(bào)精度不能滿足要求。因此，深入研究山洪預(yù)報(bào)的水文數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法并建立統(tǒng)一規(guī)范的數(shù)據(jù)庫，對做好山洪預(yù)報(bào)工作及日常的水情預(yù)報(bào)工作，以減少洪澇災(zāi)害造成的損失，并充分發(fā)揮水文自動化遙測系統(tǒng)的水利效益具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

為解決上述矛盾，滿足山洪預(yù)報(bào)要求，可應(yīng)用水文數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)處理方法。文章提出的水文數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法主要包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換和重復(fù)記錄清理3個軟件技術(shù)處理方法。

2 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

要建立統(tǒng)一規(guī)范的數(shù)據(jù)庫，首要任務(wù)是將不同格式的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫格式。由于水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《基礎(chǔ)水文數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及標(biāo)識符標(biāo)準(zhǔn)》（SL324-2005）貫徹實(shí)施的時間不長，基礎(chǔ)水文數(shù)據(jù)庫經(jīng)歷了從dBASE到FoxPro數(shù)據(jù)庫開發(fā)與管理的階段，現(xiàn)存絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)以dbf文件格式存儲。近幾年隨著軟件技術(shù)的更新，許多水文業(yè)務(wù)軟件的數(shù)據(jù)庫主文件多采用MDF格式，新舊文件格式的差異制約了MDF格式軟件的廣泛應(yīng)用。因此，數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換主要是推薦使用SQLSERVER數(shù)據(jù)庫自帶轉(zhuǎn)換軟件或數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換輔助軟件，將不同格式的數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為MDF格式的數(shù)據(jù)庫主文件。

3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換

由于各縣（市、區(qū)）的具體技術(shù)要求不同，以及中標(biāo)承建方選用的遙測系統(tǒng)設(shè)備各異，使不同站點(diǎn)的部分?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)差異嚴(yán)重，例如：個別站點(diǎn)有流量數(shù)據(jù)，而其他站點(diǎn)沒有；一些站點(diǎn)雨量數(shù)據(jù)采集的時間間隔為5min，而另一些站點(diǎn)卻為10min。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的不統(tǒng)一，導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)不能滿足軟件應(yīng)用的要求。因此需對雨量、水位、流量等數(shù)據(jù)進(jìn)行庫表結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，以及摘錄數(shù)據(jù)時段化轉(zhuǎn)換插補(bǔ)等，方能最終形成統(tǒng)一的綜合數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換主要分為雨量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及水位、流量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

3.1 雨量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

一般預(yù)報(bào)等業(yè)務(wù)軟件需要在數(shù)據(jù)庫中讀取逐時雨量表（Hour_Rain表）與每5min雨量表（Minute_Rain表），由于原始雨量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不統(tǒng)一，要先將所有雨量數(shù)據(jù)寫入原始雨量數(shù)據(jù)總表（PRN表）中，然后通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件將PRN表中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換插補(bǔ)。具體轉(zhuǎn)換方法為：先將不等時間間距的雨量摘錄數(shù)據(jù)平均分配到時段內(nèi)，然后采用內(nèi)差法插補(bǔ)出所需時間間隔的雨量數(shù)據(jù)；轉(zhuǎn)換完成后寫入Hour_Rain表與Minute_Rain表中。若原始數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與綜合數(shù)據(jù)庫要求一致，可以把原始數(shù)據(jù)直接寫入Hour_Rain表與Minute_Rain表中；這樣，則可以加快數(shù)據(jù)寫入的速度，最后通過寫中間表服務(wù)，把Hour_Rain表與Minute_Rain表中的數(shù)據(jù)寫入綜合數(shù)據(jù)庫。

雨量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的流程如圖1所示。

3.2 水位、流量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

圖1 雨量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程圖

由于實(shí)時流量監(jiān)測站建設(shè)成本較高，故只有少數(shù)站點(diǎn)具有流量監(jiān)測設(shè)備；個別站點(diǎn)由于受安裝條件限制，只有流量監(jiān)測設(shè)備，而沒有水位監(jiān)測設(shè)備。但水位與流量數(shù)據(jù)對于洪水預(yù)報(bào)又非常重要，因此需要利用水位與流量的對應(yīng)關(guān)系，建立統(tǒng)一的水位—流量數(shù)據(jù)庫，盡量使每個水位站點(diǎn)都能獲取水位與流量數(shù)據(jù)。要實(shí)現(xiàn)水位與流量的轉(zhuǎn)換，首先要對站點(diǎn)測驗(yàn)斷面的水位和流量進(jìn)行長時間的實(shí)地測量，確定出該站點(diǎn)水位與流量的一一對應(yīng)關(guān)系；并率定出水位-流量關(guān)系曲線。對于水流情況較復(fù)雜或受水利工程影響嚴(yán)重的河道，由于其水位—流量關(guān)系復(fù)雜，要率定出多條關(guān)系曲線以應(yīng)對各種不同情況的選用。此后，將完成率定的關(guān)系曲線輸入水位—流量轉(zhuǎn)換軟件；參照前述雨量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換方法先將不同結(jié)構(gòu)的水位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并存入時間間隔為5min的水位表（Minute_Water表）中；再通過水位流量轉(zhuǎn)換軟件將水位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為流量數(shù)據(jù)；最后將轉(zhuǎn)換后的流量數(shù)據(jù)與實(shí)測流量數(shù)據(jù)一起寫入流量表（FLOW表）中。同理，也可將實(shí)測流量數(shù)據(jù)通過軟件轉(zhuǎn)換為水位數(shù)據(jù)后寫入原始水位數(shù)據(jù)總表（PWT表），經(jīng)水位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件插補(bǔ)轉(zhuǎn)化后寫入Minute_Water表。

水位與流量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的流程如圖2所示。

圖2 水位、流量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程圖

3.3 重復(fù)記錄清理

經(jīng)過上述轉(zhuǎn)換，綜合數(shù)據(jù)庫相關(guān)表中有可能出現(xiàn)重復(fù)記錄。經(jīng)過長時間的累積，這些重復(fù)數(shù)據(jù)會極大地增加數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的負(fù)擔(dān)；為節(jié)省數(shù)據(jù)庫存儲空間以及提高數(shù)據(jù)查詢的速度，需將重復(fù)數(shù)據(jù)刪除。重復(fù)數(shù)據(jù)的清理方法可使用輔助清理軟件或者在SQLSERVER數(shù)據(jù)庫中運(yùn)行以下程序：

4 結(jié)語

目前，廣東省山洪災(zāi)害防治縣級非工程措施項(xiàng)目的第一期建設(shè)已基本完成；多個縣（市、區(qū)）的水文自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)已由各建設(shè)中標(biāo)方的中心服務(wù)器接收并存儲，存儲的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后形成了統(tǒng)一規(guī)范的格式與結(jié)構(gòu)，并最終寫入廣東省水文局的綜合數(shù)據(jù)庫中；這樣，大量的業(yè)務(wù)軟件就能夠直接讀取這些數(shù)據(jù)。綜上所述，通過對水文數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法的研究與應(yīng)用，可以改進(jìn)目前基礎(chǔ)水文數(shù)據(jù)庫管理方式，為及時作出準(zhǔn)確的山洪預(yù)報(bào)提供幫助，從而大為減少山洪災(zāi)害帶來的損失，創(chuàng)造出明顯的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益。

[1]中華人民共和國水利部.實(shí)時雨水情數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)與標(biāo)識符標(biāo)準(zhǔn)（SL323-2005）[S].北京:中國水利水電出版社,2005.