東營智慧水文建設現(xiàn)狀淺析

王路路，孫 超，袁鵬杰

（東營市水文中心，山東 東營 257000）

東營水文信息化的建設情況在全國范圍內(nèi)具有普遍的代表性，經(jīng)過多年建設，已經(jīng)在信息化建設方面積累了很多經(jīng)驗，隨著全省乃至全國水文信息化發(fā)展，自動監(jiān)測項目不斷增加，各地市水文局面臨數(shù)據(jù)整合、共享與管理的問題，存在信息綜合管理系統(tǒng)建設的迫切需求。參照東營水文信息系統(tǒng)的成功開發(fā)模式，開發(fā)一套通用的水文數(shù)據(jù)整合、共享與管理工具及通用的水文信息綜合管理系統(tǒng)，在全省全國范圍內(nèi)推廣，節(jié)約了大量資金，極大地提高水文信息化水平，且可化解水文信息資源與其他信息（水利、氣象等）共享困難的局面，符合水利信息化由分散走向集中的趨勢，對水文信息化工作的建設具有里程碑的意義。

1.東營市水文測報站點現(xiàn)狀與建設目標

東營市現(xiàn)已建成雨量站75處、蒸發(fā)站3處、水文站22處、水文輔助站13處、水位站7處、區(qū)域水資源監(jiān)測站7處、墑情監(jiān)測站30處、地下水監(jiān)測井42眼、省級地表水水質(zhì)監(jiān)測站5處、東營市飲用水水源地水質(zhì)監(jiān)測站12處、由200處站點組成的上下聯(lián)動、量質(zhì)并重的全市水文水資源、水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡，為全市防汛減災、水資源管理、水生態(tài)建設及經(jīng)濟社會發(fā)展提供水文服務。基于這一現(xiàn)狀，建設目標為實現(xiàn)對水文測站的數(shù)據(jù)自動監(jiān)視及防汛抗旱預警，與省級測站監(jiān)視與防汛抗旱指揮平臺相對接。建立雙機熱備微型集群機房，依托雙機熱備軟件保證數(shù)據(jù)抽取正常。展現(xiàn)水文應用和水文水資源的東營水文詳細信息，展現(xiàn)水源地，水功能區(qū)等水文信息。實現(xiàn)移動辦公，依托手機APP實現(xiàn)對東營水文信息系統(tǒng)web端的移動展現(xiàn)，東營市水文局各級人員能夠實現(xiàn)辦公移動化。基于GIS的智慧水文應用系統(tǒng)，實現(xiàn)對水文測站基礎數(shù)據(jù)的GIS地圖展示，有關水文測站可以依托GIS天地圖進行GIS水文信息預警。

2.系統(tǒng)建設成果概述

東營智慧水文綜合管理平臺（以下簡稱“平臺”），基于東營市水文信息進行數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)實時監(jiān)測，利用GIS工具，建立完備的測站實時監(jiān)控系統(tǒng)和對接省內(nèi)的防汛抗旱指揮系統(tǒng)。研發(fā)雙機熱備軟件進行水文數(shù)據(jù)抽取過程中的監(jiān)測與實時備份；水文應用系統(tǒng)和水文水資源系統(tǒng)能夠對東營水文信息進行數(shù)據(jù)展現(xiàn)和水功能區(qū)水質(zhì)監(jiān)測等進行數(shù)據(jù)檢驗；手機客戶端信息發(fā)布平臺實現(xiàn)對東營水文信息系統(tǒng)web端的展現(xiàn)。

3.平臺模塊設計

平臺共包含八個模塊，分別為水文信息GIS展示模塊、水文水資源模塊、防汛抗旱模塊、實時監(jiān)控模塊、雙機熱備模塊、水文簡訊模塊、基礎信息模塊、用戶管理模塊。

水文信息GIS展示模塊：是平臺的綜合展示模塊，包含六個子模塊，分別為暴雨警告模塊、設備監(jiān)控模塊、雙機熱備模塊、水文應用模塊、水資源模塊、手機客戶端信息發(fā)布模塊。其中，水文應用模塊包含河道水情信息、雨情信息、墑情信息、地下水信息。本模塊系統(tǒng)地、直觀地展示了東營市境內(nèi)各類水文、水資源的關鍵信息。實時類信息，比如河道水情、雨情、監(jiān)控設備運行狀況等信息進行實時更新、滾動播報。

水文水資源模塊是整個平臺的重點，集中展示了水文水資源的各類信息，共包含六個子模塊，分別為雨情信息模塊、河道水情模塊、墑情信息模塊、地下水信息模塊、區(qū)域用水量信息模塊。雨情信息模塊展現(xiàn)了東營市不同行政區(qū)劃的平均降雨統(tǒng)計圖以及雨情測站數(shù)據(jù)的表格。平均降雨統(tǒng)計圖以柱狀圖的形式展示了東營市及境內(nèi)各縣區(qū)的平均降雨量，可以直觀地體現(xiàn)降雨量地域分布狀況。雨情測站數(shù)據(jù)包括測站編碼、測站名稱、行政區(qū)劃、累計雨量、經(jīng)度、維度、詳情等信息。其中，詳情選項點選后，以折線圖的形式展示了單個測站的降雨量及降雨時段，并以雨量趨勢圖（折線圖）的形式展現(xiàn)出來。河道水情模塊訪問數(shù)據(jù)庫，查詢河道信息數(shù)據(jù)，按不同行政區(qū)劃進行河道基本信息的展現(xiàn)，可以展現(xiàn)河道水情一天內(nèi)的數(shù)據(jù)變化。河道水位統(tǒng)計表以柱狀圖的形式展示了東營市各水文站、水位站的水位情況。水情測站數(shù)據(jù)包括測站編碼、測站類別、測站名稱、行政區(qū)劃、時間、水位、流量、詳情等信息。其中，詳情選項點選后，以折線圖的形式展示了單個測站的水位變化趨勢。墑情信息模塊動態(tài)展現(xiàn)墑情測站基礎數(shù)據(jù)，以不同行政區(qū)劃進行墑情數(shù)據(jù)展現(xiàn)，實現(xiàn)了以柱狀圖的形式展現(xiàn)各墑情站點平均土壤含水率的功能。墑情站點展示的信息包括測站編碼、測站名稱、測站類別、行政區(qū)劃、經(jīng)度、維度、時間、作物種類、作物生長期、10 cm土壤含水率、20 cm土壤含水率、40 cm土壤含水率、平均土壤含水率墑情等級等信息。地下水信息模塊包含兩個子模塊，分別為地下水實時數(shù)據(jù)和地下水人工數(shù)據(jù)。地下水實時數(shù)據(jù)以柱狀圖的形式展示了自動井地下水埋深情況，并自動生成報表，生成的報表包括測站編碼、測站名稱、時間、地下水埋深等相關數(shù)據(jù)。與地下水實時數(shù)據(jù)不同的是，地下水人工數(shù)據(jù)生成的報表包括，測站編碼、測站名稱、地點、時間、地下水埋深去年同期埋深、歷年最大埋深、多年平均埋深等相關數(shù)據(jù)，并以柱狀圖的形式展示了人工井地下水埋深情況。當前數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)形成直觀的對比，使地下水多年變化趨勢一目了然。區(qū)域用水量信息模塊以柱狀圖的形式展現(xiàn)了東營市及其各縣區(qū)的引水量及各類用水量的數(shù)據(jù)信息，形成的引水量統(tǒng)計表的內(nèi)容主要包括，行政區(qū)劃、時間、當前引水量、工業(yè)用水量、農(nóng)業(yè)用水量、生活用水量、農(nóng)牧漁蓄用水量、城鎮(zhèn)公共用水量、水庫蓄水量等相關數(shù)據(jù)。

防汛抗旱模塊是整個平臺的門戶和對外展示窗口，集合了實時雨量、實時水位等實時監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)過地理信息系統(tǒng)技術、信息處理技術、網(wǎng)絡技術的處理，以測站基礎雨量數(shù)據(jù)和水位數(shù)據(jù)為依托，進行數(shù)據(jù)監(jiān)視預警，將測站地理位置信息、水情信息、雨情信息等數(shù)據(jù)以圖像的形式表現(xiàn)出來，實現(xiàn)GIS水文信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)立體展現(xiàn)，使用者可以對東營市及其各縣區(qū)內(nèi)全部的測站雨量數(shù)據(jù)和水位數(shù)據(jù)進行全天候監(jiān)控，并具備時段查詢和統(tǒng)計值查詢功能。如圖1所示。

圖1 東營市矢量圖及測站實時雨量展示

實時監(jiān)控模塊分為兩個子模塊，分別為水情設備監(jiān)控模塊和視頻監(jiān)控模塊。水情設備監(jiān)控模塊對全市各水文站、水位站的水情設備實時監(jiān)控，內(nèi)容包括測站編碼、最新數(shù)據(jù)時間、設備離線時間、狀態(tài)等。視頻監(jiān)控模塊訪問視頻服務器，對各站點進行實時視頻監(jiān)控。雙機熱備模塊實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)kettle抽取中數(shù)據(jù)抽取異常的自動監(jiān)測，與自動數(shù)據(jù)抽取功能，保障水文信息數(shù)據(jù)的正常抽取與展現(xiàn)。水文簡訊模塊是東營市水文局發(fā)布新聞通知、對外展示工作面貌的模塊，相關科室制作的水質(zhì)通報、水文簡報也在本模塊進行發(fā)布。基礎信息模塊是平臺后臺管理測站信息的窗口，使用者可在本模塊中對測站基本信息進行補充、更新、更正等操作。測站基本信息包括測站編碼、測站類型、測站名稱、河流、水利、站址、警戒水位、設計流量、左岸堤頂高程、右岸堤頂高程、建站年月等。用戶管理模塊是平臺采用角色與權限相對應的方式對使用者進行管理的窗口，角色等級分為四級，用一到四進行標識。一級用戶為瀏覽用戶，不需要登錄的賬號密碼，以游客身份進行網(wǎng)頁訪問。二級用戶為注冊用戶，需要賬號密碼登錄。三級用戶為管理員，可對平臺的大部分功能及數(shù)據(jù)進行管理、訪問，但不可管理用戶。四級用戶為超級管理員，除具備管理員的全部權限之外，還具有管理用戶的權限。各級用戶權限詳見表1。

表1 用戶權限分配表

4.存在問題與對策建議

存在問題表現(xiàn)為目前水文信息展示維度還不完善，分析內(nèi)容不夠全面，比如缺少降雨量等值線圖、等值面圖，臺風路徑等，需增加關鍵功能。手機APP功能單薄，還需進一步完善。完善水文周邊建設，例如微信公眾號及小程序，增加公眾參與感。還需進一步打通市局與各個分中心的信息壁壘，加強水文信息的實時共享。基于此，提出以下對策建議：水文站網(wǎng)信息進一步整合，全方位多角度展示站網(wǎng)信息。增加天氣信息，包括降水預報、臺風運動路徑等功能。雨情信息模塊增加全市降雨量極大值、極小值信息，以及綜合展示降雨量等值線圖、等值面圖。增加洪水預測預報功能。地下水信息模塊增加地下水埋深等值線圖。實時監(jiān)控模塊增加報警功能，當某些站點故障后，及時通知相關人員進行站點維護。用戶可以通過手機APP、微信小程序等多入口與GIS地圖交互。進一步整合各個分中心監(jiān)測信息，從而達到水文信息實時互傳共享。

5.結語

在WebGis等計算機信息技術的幫助下，東營智慧水文綜合管理平臺整合了分布式存儲的數(shù)據(jù)，使其統(tǒng)一于一個平臺，減少了工作人員提取不同數(shù)據(jù)庫內(nèi)所需數(shù)據(jù)的工作量，提高了工作效率。平臺將數(shù)據(jù)在地圖上以圖像的形式表現(xiàn)出來，實現(xiàn)GIS水文信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的立體展現(xiàn)，形象直觀，便捷效率。同時，提高了對外服務的軟形象，增強了水文行業(yè)的影響力。平臺的研發(fā)和使用為東營市水文防汛抗旱工作起到了數(shù)據(jù)支撐和輔助決策作用。但是，平臺仍存在許多不完善的功能，需進一步開發(fā)和完善。總體而言，雖然東營智慧水文已經(jīng)踏上征程，但是仍然任重道遠，需要在目前建設的基礎上，再吸取其他行業(yè)、領域和地市的發(fā)展經(jīng)驗，建設一個符合信息化社會要求的智慧水文信息系統(tǒng)。