杭州市水文资料在线整编系统研发及应用

杨 云，童 览，陈巍莉

（杭州市水文水资源监测总站，浙江 杭州 310016）

1 问题的提出

水文是研究地球系统中水的存在、分布、运动和循环变化规律的一项基础工作。水文资料是国家重要的基础信息资源之一，广泛应用于防汛防台抗旱、水资源管理、水生态保护，以及水利工程和其他工程建设，为我国水利和国民经济发展提供科学决策依据。

水文监测项目包括降水、蒸发、水位、 流量、 泥沙、水温、地下水等，根据现行水文行业整编规范要求，水文资料整汇编工作从原始资料校核，到水文年鉴刊印成册，要经过在站资料收集整编、地市审查、省级复审、卷册汇编、流域审查、全国终审等阶段[1-2]。除在站整编外，各阶段工作均需组织多人耗费很长时间进行集中办公。为缩短资料整编时间，提高水文资料整编效率，更好地满足最严格水资源管理、水生态文明建设、河（湖）长制管理等社会经济发展需要，水利部办公厅发布《关于做好2018年度全国水文资料整编工作的通知》，要求将水文资料整编的工作方式转变为即时整编。杭州市在目前应用的“水文资料整编系统HDP5.0”（以下简称“整编系统5.0”）基础上，研发“水文资料在线整编系统”（以下简称“在线整编系统”），弥补“整编系统5.0”在水文原始数据的接收、处理、图表展示、审查等方面的不足。经实践应用，“在线整编系统”可有效缩短资料整编时间，提高工作效率，还能节约大量人力、物力、财力。

2 水文资料整编软件发展沿革

20世纪70年代前，我国水文资料整编依靠人工摘录、计算、绘制图表。70年代初中期，长委、黄委等开始用ALGOL - 60语言在我国自行设计研发的DJS - 6计算机上进行资料整编[3]。到80年代中后期，长委、黄委用VAX计算机采用FORTRAN语言编程，先后研发了较为系统的水文资料整编软件，在全国推广应用，在该时期，因终端机的出现，改变了部分水文观测项目测验方式，给数据的录入、校核、纠错带来了很大便利[4]。到90年代中期，以DOS、Windows为主的操作系统日益成熟，编程语言也丰富多彩，为水文资料整编软件的发展提供了良好环境，在DOS系统下用BASIC语言，开发第二代整编程序。2000年后，长委、黄委、江苏、浙江、山东等水文局结合各自实际，分别在DOS系统下用FORTRAN、BASIC、PASCAL等语言，或者在WINDOWS系统下用VB和VC语言，开发多种水文资料整编软件。2002年后，全国恢复水文年鉴复刊工作，长委和黄委分别开发了适合南方、北方的“南方片水文资料整编系统”和“北方片水文资料整编系统”，用于全国水文资料整编工作[5]。2018年，水利部要求全国水文资料采用即时整编，长江水利委员会水文局便在单机版水文资料整编软件基础上，将整编软件升级为网络版。

3 水文资料整编工作存在的问题

整编软件的发展，给水文资料整编工作带来极大便利，但整编工作流程上仍存在一些不足，无法满足即时整编时效性的要求。

（1）原始数据采集。水文资料整编原始数据包括人工、终端机和遥测系统采集数据，由于水文站点分布广泛，需耗费大量人力物力收集水文监测原始数据，无法满足即时整编的时效性要求。

（2）数据处理。目前，降水、水位主要采用终端机或遥测数据，蒸发、水温主要采用人工观测数据，流量、泥沙主要采用人工或自动监测数据进行资料整编。由于自动采集的电子数据存在缺失、突跳等问题，需根据备用或人工监测数据进行处理，而现有的“整编系统5.0”不具备原始数据的接收、摘录、分析、校正等功能。

（3）水文资料审查、复审。根据规范要求，从原始观测资料到整编成果应经过整编、审查、复审3个阶段。现有的“整编系统5.0”仅能实现简单的在线审查，没有很好的审查自动化功能和复审平台，无法满足水文资料在线审查、复审要求。

4 在线整编思路探索

“整编系统5.0”的研发，可有效提高水文资料整编工作效率，解放人力、财力资源，但仍无法满足即时整编的要求，需进一步研发“在线整编系统”，辅助用于整编的各个阶段。结合工作实际，认为“在线整编系统”应具备以下几个功能：

（1）历史水文数据库。在已入库年鉴数据的基础上，对历史水文（年鉴）数据库进行查漏、补缺、纠错，实现年鉴数据的完整、准确入库存储。在此基础上，对降水、水位、流量等主要水文要素数据进行加工处理，形成类型丰富、时空尺度适当、信息组织科学的各类综合分析成果。

（2）数据实时接收、处理。对接水文遥测系统，实现数据实时接收，建立甄选模型，对数据合理性进行智能识别，过滤出需要人工删除、修改，或根据备用数据进行批量插补、替换的数据。另外，针对人工观测或自记数据（水温、水面蒸发量、实测流量、实测大断面、实测输沙率等），具备图片上传及人工输入功能，可用于实时在线审查及整编。

（3）原始数据审查、复审。现今，大多水文自动监测站点都具有2套以上遥测数据，“在线整编系统”具备单站多套原始数据或多站原始数据比对及图表展示功能，实现原始数据的逐级审查、复审，确保数据源准确、可靠。另外，在审查、复审过程中，对更改的原始数据，需填写更改日志，便于后续检查。

（4）图、表展示。传统整编模式需借助自记纸或利用EXCEL制表、CAD绘图进行水文资料审查，耗费大量时间，无法满足整编时效性的要求。“在线整编系统”可进行数据加工，进行智能化的图、表展示，在图、表结构上与传统整编模式保持一致，使整编工作更加便捷。

（5）数据输出。“整编系统5.0”与遥测数据格式尚未统一，需人工进行转换，“在线整编系统”可根据数据格式要求，对审查、复审后的数据进行转换，输出“整编系统5.0”所需的各类数据。

（6）各级联动运行管理维护。建立整编、审查、复审人员专家库，分配工作权限，实现水文遥测数据、整编成果及整编系统的各级联动运行管理。

5 杭州市“在线整编系统”应用实践

（1）雨量。录入人工观测降雨量，实现遥测主、副模块与人工雨量数据对比，形成对照图（见图1）或对照表，检查雨量遥测数据错误、缺失情况，可根据备用数据进行批量插补、替换，确保数据正确完整，并导出适合“整编系统5.0”数据文件格式。

图1 遥测、人工逐日雨量对照图

（2）潮位。因潮位变化的特殊性，长期以来，部分潮位站点是通过自记水位计，记录潮位变化过程，再由人工摘录起潮时间、高潮时间、低潮位、高潮位等信息进行整编，该方法费时、费力，且容易产生错误。“在线整编系统”利用遥测数据成图，直观展示潮位变化过程，并可在图中进行潮位信息摘录（见图2），生成逐潮高、低潮位及逐时潮位数据；此外，系统能根据摘录的潮位信息，形成高、低潮位变化图（见图3），用于上、下游各个潮位站点信息对照及数据审查。

图2 逐潮高、低潮位摘录图

图3 高、低潮位变化图

（3）流量。采用流速仪法进行流量测验，流量成果仍需人工计算，“在线整编系统”可根据不同测流模式，进行断面面积、流速、流量等成果计算（见图4），实现单次流量测验成果即时整编。另外，对于流量自动测验的站点，系统还能实时接收测验数据，展示水位 — 流量变化过程，自动完成相关整编工作。

图4 流速仪法测深、测速及流量计算图

（4）蒸发、含氯度、水温。目前，杭州市蒸发、含氯度、水温主要依靠人工观测，即时整编的难点在于无法及时递交原始人工观测记载簿供整编和审查。“在线整编系统”通过录入人工观测数据，可实现蒸发量、含氯度、水温资料的即时整编。另外，审查人员还能利用上传的人工观测记载簿，进行资料的审查、复审等工作。

6 结 语

开展水文资料整编改革，实行即时整编，对于水文事业的发展具有重要意义。不仅可以缩短资料整编时间，提高工作效率，还能节约大量人力、物力、财力，为适应新时期水文服务的需要，拓展水文服务领域，实现智慧水文提供支撑。

水文资料整编技术发展与我国水文事业发展紧密相联，随着社会对水文信息服务能力的要求提高，在未来发展中，水利部门一是加强水文自动测验设备的研究，确保测验数据完整、可靠；二是加强整编软件的研发，实时对接遥测数据，实现自动整编；三是建立全国统一的水文信息共享服务平台，完善历史水文数据库，确保水文信息的延续、正确、完整。