WISKI在上海市防汛自动测报系统中的应用

刘剑锋

（上海市水文总站，200232，上海）

上海市防汛自动测报系统是上海防汛决策系统的重要组成部分，多年来为防汛减灾提供了大量及时准确的水情信息，它的主要任务是实时监测降雨量、潮水位、风速风向等水文要素自然变化的情况，是一项基础和前期工作，是防汛工作的耳目和参谋，其质量和精度将直接影响防汛决策的科学性。通信技术的快速发展，使防汛自动测报数据的时效性得到了显著提高，但同时也导致遥测站点及监测频率的不断增加，海量的数据过滤、质量审核工作给常规水文数据处理方式带来了前所未有的挑战。保证水情信息的准确性和完整性，提高水情测报质量，为各级防汛指挥部门提供决策依据成为当务之急。

一、上海市防汛自动测报系统的数据管理要求

上海市防汛自动测报系统是防汛工作非工程措施的重要组成部分，共有82个测报站点，主要采集雨量、潮 （水）位、风速和风向等信息，以GPRS为主信道、VHF、PSTN 及 GSM等为备用信道，每五分钟一次以自报方式向中心站发送数据。由于防汛数据从采集、传输、存储到发布全流程自动操作，大量的数据处理成为系统管理的关键。结合实际情况数据管理需满足几方面要求。

1.数据合理性检查亟须自动化

防汛自动测报系统采集的数据受外因影响会有不合理数据出现，如雨量信号线浸水、雷击导致循环码跳变、雨量筒清洗造成数据过大、施工场地震动造成降雨日数据偏多以及潮水位受船行波影响数据过大、信号转换器运行不稳定导致潮水位数据归零等，这些数据不合理的情况出现的频率高，偶然性强，难以全部通过人工干预加以解决，亟须实现数据检查的自动化。

2.数据完整性有待进一步提高

防汛数据既要实时发布，又要用于分析预报，对测站数据特别是重点站潮水位数据的完整性要求很高。虽然系统通信组网方式科学，但由于设备故障及信道状态不稳定，仍会有短时数据缺失现象，导致高低潮位等特征值无法测出。

3.数据维护操作需便利快捷

由于遥测站点多、数据量大，除存储处理原始数据外，还会根据防汛要求进行分析统计，产成特征值，生成报表等。使用人员杂，涉及环节多，较易出错，需要数据维护操作简单、计算更新便利快捷的数据处理工具。

二、WISKI软件简介

1.WISKI软件的总体功能

水文水环境基础信息分析处理系统（Water Management Information System Kisters）是德国Kisters公司的软件产品，该系统采取模块化设计方法，利用时间序列数据，进行基本运算、数据管理、可靠性检验、编辑与联动、数据质量标注、统计与分析等数据处理工作。经20多年不断的开发与应用，成为较完善的软件产品，现已在德国、瑞典、法国、美国等十几个国家得到广泛应用。

2.WISKI软件的特点与先进性

①采用时序数据三层管理的设计思路，在保证原始数据的安全性的同时，实现对复杂数据管理和联动计算。

②灵活的数据检验方法，支持庞大遥测数据的自动错误筛检和人工数据的自动标注和警示。

③完善的数据质量及全面的测站信息，实现了数据量与质的同步管理。

④内置水文常规统计分析功能，能按照水环境评价技术规程对数据进行评价和分析。

⑤自定义的参数和数据格式设计方式，不仅适应现行的水文技术要求，也为将来可能增设的规定预留空间。

⑥提供统一格式的数据导入导出工具，便于不同系统间的数据整合与共享。

三、WISKI软件在上海市防汛自动测报系统中的应用

上海市水文总站从2008年开始应用WISKI进行数据分析处理工作，利用上海感潮河网地区的特点，进行防汛自动测报系统中的数据合理性检查、自动插补等工作，通过对WISKI的功能挖掘及二次开发实现了自动测报数据的全面管理。

1.数据的合理性检查

（1）雨量跳变的过滤

根据遥测数据的实际情况，分别对各个站设置了雨量上下限值、允许时间间隔等检验，对数据采取自动检测，超过设置值的被自动标识，在时间序列图形浏览窗口中展示。

（2）毛刺数据的剔除

利用斜率检验，通过设置最大斜率和最小斜率，判断数据是否存在突变，如水位的骤涨骤落，自动去除突变数据，也可通过去除毛刺数据功能人工干预。

2.潮位自动测报数据的插补

（1）利用人工报汛数据进行插补

上海地区部分防汛自动测报站点与人工报汛站点重合，当自动测报数据缺失时，利用同一站点人工报汛中的高低潮位等特征值作为控制点进行样条插补，可自动生成准确的潮位过程线，实现数据自动插补。

（2）备份站数据进行插补

利用距离较近的站点，对重要站点进行测站备份，也是上海市防汛自动测报系统的一种测站管理方式。例如国家重点站黄浦公园，由于位置限制仅建设了自动测报站点，为了保证数据的完整性，总站将距离仅百米的基本水文站苏州河站作为备份站点，两站监测数据基本一致，利用该站对黄浦公园进行了自动数据缺失插补。

（3）相关站点数据进行插补

上海防汛自动测报系统中的潮位站点，特别是黄浦江水系、长江南北支及杭州湾地区的潮位站，由于受潮汐影响，彼此间有很强的相关性，利用WISKI软件，可自动配置站点，进行相关系数计算，设定条件进行推算，可实现这类站点间的数据缺失插补，提高数据的完整性。例如，外高桥、吴淞口站可利用相关性数据进行插补。

四、结 语

水文测验技术快速发展，自动测报站点的推广建设，导致遥测数据量迅速增加，大量的水文数据管理需要先进的处理软件完成。目前国内的遥测数据存在重前期系统建设、轻后期数据管理的现象，同时已开发的系统功能有局限，再次开发需增加成本，直接导致了数据除了满足日常防汛需要及常规统计外，不能提供对现有数据深层次的开发应用，影响决策支持系统的建设。上海市水文总站通过实践证明，利用WISKI软件可以提升数据的准确性和完整性，提高数据维护的工作效率，降低系统管理成本，有利于数据的二次开发和应用，非常适用于上海地区的实际情况。

[1]水文自动测报系统技术规范（SL 61-2003）[S].北京：中国水利水电出版社，2003.

[2]水文资料整编规范（SL 247-1999）[S].北京：中国水利水电出版社，1999.

[3]WISKI技术手册[S].