计算机整编软件技术在地下水监测资料整编中应用

刘 涛

(陕西省地下水管理监测局，陕西西安 710003)

计算机整编软件技术在地下水监测资料整编中应用

刘 涛

(陕西省地下水管理监测局，陕西西安 710003)

综合地下水监测站基本数据库、水位数据、水质数据库、水温数据库、开采量数据库和图价数据库等技术的联合应用，是计算机整编软件技术在地下水监测资料整编工作中的重要功能。以陕西为例，分析计算机整编软件技术在地下水监测资料整编工作中的应用实践，提出实现地下水监测工作的信息化，必须以实现监测数据自动化和系统化管理为目标，逐步完成集自动化监测、分析计算、优化统计、资料整编和应用转化一体式技术操作。

计算机软件;地下水;资料整编;应用

地下水是水资源的重要组成部分。地下水动态监测是地下水资源评价、地下水资源开发利用及生态与环境建设必不可少的基础工作。地下水动态监测资料的整编工作是开展地下水监测信息发布、水资源优化配置、分析评价和监督管理的科学依据，是合理开发利用保护地下水、科学管理水资源和抗旱减灾决策等工作的基础。对长系列的地下水监测资料进行分析整编，保证地下水资料的连续性和准确性，实现长期地下水监测资料的动态管理，能在水利建设规划、抗旱除涝、治沙防碱、地下水资源评价、地下水开发利用与保护等方面发挥重要作用，为全国地下水资源可持续利用提供重要的基础保障，具有重要的生产和现实意义。

1 陕西地下水监测资料整编现状

陕西地下水监测工作从1976年全面开展，已经形成了较长系列的相对完整的地下水监测和分析资料，其地下水监测资料整编工作大体可以划分为三个阶段:一是上世纪70年代末至90年代初，为起步发展阶段，主要靠人工来完成;二是上世纪90年代至本世纪初，为弱化阶段;三是2000年以后至今，为恢复、加强和提高阶段。在地下水监测工作起步发展阶段，数据采集全部依靠人工完成，地下水监测资料传输通过邮寄逐级送达，地下水监测工作的时效性较差，每四、五年进行一次全省范围内的地下水监测资料整编工作。不仅效率低，时效性无法保证，而且受人为因素影响较大，成果质量保证程度不高，影响了监测数据的实际应用和成果转化;地下水监测工作处于萎缩阶段，地下水监测资料整编工作虽仍在坚持开展，但由于经费问题等原因，整编成果没有正式刊印;2000年以后，随着经济社会的发展和水利工作重心的转移，地下水监测资料整编工作得到了全面恢复和加强。计算机监测信息数据库、地下水自动监测仪、自动测报系统等先进技术被广泛应用，地下水监测资料采集传输更加顺畅快捷，数据的准确性、时效性、可靠性得到保证，资料整编技术方案得到进一步完善，编制质量和工作效率显著提高。

2 传统资料整编技术路线

地下水监测资料整编的具体技术路线是:坚持以水利部颁布的《地下水监测规范》作为整个整编工作的主要技术依据。首先由县(区)地下水业务单位对地下水监测资料进行考证和核对，并上报市级地下水业务单位，然后由市级地下水业务单位进行数据校核并输入数据分库，最后以数据库的形式上报汇入省局地下水监测数据总库。省局利用地下水监测信息系统数据库为平台，充分利用数据库所具备的先进功能，将地下水监测资料年鉴的表格格式统一设置，再以电子表格形式自动批量导出，按市别分别生成表格文件。在完成监测资料整理、数理统计、计算分析、编制排版的基础上，形成地下水监测资料整编初稿。然后组织各市地下水监测业务单位专业技术人员召开监测资料整编汇总会议，对前期地下水监测资料整编过程中出现的问题进行集中统一消化处理。具体工作中对各市进行分组，以组为单位进行监测数据复核，再进行交叉校核。省局再组织各组进行集中汇总，对有益的提议和不同的意见分别讨论归纳，集中整改处理，最后形成统一意见。通过监测资料整编汇总会，对存在的问题进行集中处理，是目前进行地下水监测资料整编中一个重要的环节。根据地下水监测资料集中整编会议形成的意见和建议，对前期整编初稿进行修改完善，提请省局科学技术委员会审查。根据审查会专家组意见和建议，对整编成果再次进行修改，形成资料整编定稿，并刊印成册。

图1 地下水监测资料整编技术路线流程图

3 监测资料整编技术改进过程

3.1 早期地下水信息管理系统(数据库)的研发引进

2001年与省内高校联合开发了陕西省地下水信息管理系统(数据库)，首次实现了地下水监测资料的计算机系统化管理，将多年长系列地下水监测资料输入到地下水监测数据库，基本上建立了省级地下水信息管理系统。随后，又给各市地下水监测业务单位分批安装了分库，提高了地下水监测资料管理水平，保证地下水监测资料时效性和准确性，也为地下水监测资料的成果转化应用奠定了基础。

3.2 地下水信息管理系统的优化升级

随着经济社会的不断发展，对地下水监测工作的要求也不断提高，为适应经济社会发展对监测工作的现实需要，从2003年起，结合地下水监测资料整编中存在资料手工输入较多、年统计和月统计麻烦等一些现实问题，以提高监测数据的准确性和整编工作的效率为目的，对2001年地下水信息管理系统进行了优化升级，实现了地下水监测数据以excel格式进行自动导入导出，同时对数据库的一些功能进行了完善，可操作性明显增强，与以前的手工输入相比，数据的准确性得到保证，工作效率显著提高。

3.3 加快地下水监测管理信息系统研发

为满足地下水监测资料整编工作的需要，以加强对数据的分析、应用为目的，在地下水信息管理系统的基础上，加大了监测管理信息系统的研发步伐。2006年与省内高校联合研发了地下水自动监测测报系统。该测报系统的投入使用，对地下水监测信息管理和地下水监测资料整编起到了很大的推进作用。该系统通过监测子站实时采集地下水监测数据，利用GSM无线通信方式将数据传输至监测主站，主站通过对数据的汇集、加工和整理生成监测数据列表、报表和曲线图等。在资料整编中只需对主站中的数据进行自动汇集、加工和整理就能生成各种监测数据列表、报表和单井曲线图等，并能自行设计好所需电子表格和格式，将采集的数据自动导入、导出，方便简捷。同时，该系统还能显示、查询和编辑监测数据，生成资料整编所要求的地下水监测站网一览表、地下水监测站基本信息情况表、月地下水埋深过程线图、年地下水埋深过程线图等。工作人员可以方便、及时、准确和全面掌握地下水监测要素的动态变化情况，能够迅速发现异常，如地下水动水位造成的曲线拐点等情况，便于考证和修改。对于月最大值、最小值，年最大、最小值，年变幅等数据的统计和计算则更加方便、准确。

4 资料整编方案及软件框架

4.1 地下水监测资料整编方案

按照水利部《地下水监测规范》(SL183—2005)关于地下水监测资料整编的规定，结合我省工作实际情况，提出地下水监测资料整编技术方案。基本程序为:收集基本资料、考证资料准确性;审核原始监测资料;编制基础成果表和相关图件(包括编制地下水基本监测站位置一览表、五日站统计表、逐日站统计表、各市监测站分布图);编写资料整编说明书;最后进行成果的审核验收、存储与归档。

4.2 计算机整编软件技术框架

按照水利部《地下水监测规范》(SL183—2005)关于监测资料整编的规定，以及上述方案，提出地下水监测资料计算机整编软件技术框架。

4.2.1 地下水监测资料整编系统组成构架

地下水监测资料整编系统主要由监测站基本信息数据库、水位监测信息数据库、水质监测信息数据库、水温监测信息数据库、开采量监测信息数据库和图件信息(GIS)数据库六大部分组成。目的是要实现地下水监测资料自动采集、数据动态管理、资料自动整编、监测资料应用转化等功能。

4.2.2 各数据库功能及监测资料整编流程

1)监测站基本信息数据库。监测站基本信息数据库是整个资料整编6个基本信息数据库中最基础的。它的基本功能是对全省地下水监测站的基本信息进行统一动态管理。具体功能有地下水监测站基本信息的自动录入、考证和编辑。监测站基本信息有编号、位置、布设的时间、监测的类别项目、监测的方式、测具的检定和井深高程等。技术人员利用数据库对录入的这些基本信息进行分析、整理，利用导出功能自动生成监测站基本信息一览表，同时还可以在图件信息库中自动生成地下水监测站网布设图。

2)地下水水位信息数据库。地下水水位信息数据库是整个监测资料整编软件中一个重要的管理软件，它的功能是对地下水水位信息进行实时动态管理。水位信息数据库与各个自动监测站联系紧密，对自动监测仪上报的数据进行自动保存和归档。技术人员可以利用地下水水位信息数据库对原始监测数据进行数据的校核、合理性分析及数据修订等编辑工作，对资料进行自动插补和数值月统计和年统计，最终达到地下水位资料整编的目标，自动生成地下水水位监测资料成果表。

3)地下水水质信息数据库。地下水水质信息数据库将自动监测仪采集的水质信息入库保存，对原始资料进行审核、数据合理性分析和数据修正，再按照SL219—98规范中关于水质资料整编的要求生成成果表。

4)地下水水温信息数据库。地下水水温信息数据库对自动监测仪实时采集的水温数据自动入库保存，再按照《地下水监测规范》对水温资料整编的要求，利用数据库程序对原始资料进行审核、对可疑的数据按缺测对待不进行统计，同时对水温值的合理性进行分析和数据修正，进行数值年统计，对年平均水温值、年最高、年最低水温值及发生的月份、年内水温变幅、当年末与上年末的水温差等利用数据库程序自动计算校核并导出地下水监测水温成果表。

5)地下水开采量信息数据库。地下水开采量信息数据库主要针对地下水开采量进行统计和数理分析，通过对采集的开采量进行数据合理性分析和修订，再进行数值年统计，主要利用数据库程序对单井或井群年开采量、年内最大、最小月开采量及其发生的月份进行自动统计、分析和计算。对无缺测资料的进行年完全统计，自动导出完全统计表格;对单井缺测一月或单站年开采量不完全统计少于相关总监测井群站总数的20%的情况，都按照程序自动进行年不完全统计。最终实现对地下水开采量进行自动化、系统化管理和资料整编。

6)图件信息(GIS)数据库。图件信息数据库是以其它五个数据库为依托的一个图件转化系统，主要以地理信息库为基础，将GIS功能融入数据库，以资料整编系统为基本操作平台，将监测站基本信息数据库、水位信息数据库、水质信息数据库、水温信息数据库和水量信息数据库中的基本数据自动转化成各种整编要求的成果图，如:监测站月地下水埋深过程线图、月地下水过程线比较图、年地下水埋深等值线图、年地下水埋深过程线比较图、地下水水位年际变幅图、地下水水化学类型分区图、监测站网一览表等基础图件，并能具有查询、修正和打印输出功能。地下水监测资料计算机整编软件技术框架见下图2。

图2 陕西省地下水监测资料计算机整编软件技术框架图

5 结语

目前，陕西省建成了覆盖全省的地下水监测信息数据库并初步建立了区域性地下水自动测报系统，有力地推动了地下水监测资料整编工作的开展。利用它能满足资料整编工作所需的资料录入、导出、查询、编辑等功能，完成资料整编中所要求的各种监测数据列表、报表和单井曲线图等，但在解决多站技术问题以及年地下水位埋深图、变幅图的编绘等问题上目前还没有实现计算机软件自动生成处理功能;缺少对降水、蒸发、地下水开采量等动态影响因素的统计和分析，没有进行地下水动态成因的综合分析和说明;对降水、开采量等多因素动态影响分析自动程序操作功能等，还有待探索和完善，以全面提高地下水监测资料整编技术水平和工作质量。

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1004－1184(2013)05－0077－03

2013-06-03

刘涛(1983-)，男，陕西陇县人，助理工程师，主要从事地下水资源管理和保护工作。