楊 云，童 覽，陳巍莉

（杭州市水文水資源監(jiān)測總站，浙江 杭州 310016）

1 問題的提出

水文是研究地球系統(tǒng)中水的存在、分布、運(yùn)動和循環(huán)變化規(guī)律的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。水文資料是國家重要的基礎(chǔ)信息資源之一，廣泛應(yīng)用于防汛防臺抗旱、水資源管理、水生態(tài)保護(hù)，以及水利工程和其他工程建設(shè)，為我國水利和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供科學(xué)決策依據(jù)。

水文監(jiān)測項(xiàng)目包括降水、蒸發(fā)、水位、 流量、 泥沙、水溫、地下水等，根據(jù)現(xiàn)行水文行業(yè)整編規(guī)范要求，水文資料整匯編工作從原始資料校核，到水文年鑒刊印成冊，要經(jīng)過在站資料收集整編、地市審查、省級復(fù)審、卷冊匯編、流域?qū)彶?、全國終審等階段[1-2]。除在站整編外，各階段工作均需組織多人耗費(fèi)很長時(shí)間進(jìn)行集中辦公。為縮短資料整編時(shí)間，提高水文資料整編效率，更好地滿足最嚴(yán)格水資源管理、水生態(tài)文明建設(shè)、河（湖）長制管理等社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，水利部辦公廳發(fā)布《關(guān)于做好2018年度全國水文資料整編工作的通知》，要求將水文資料整編的工作方式轉(zhuǎn)變?yōu)榧磿r(shí)整編。杭州市在目前應(yīng)用的“水文資料整編系統(tǒng)HDP5.0”（以下簡稱“整編系統(tǒng)5.0”）基礎(chǔ)上，研發(fā)“水文資料在線整編系統(tǒng)”（以下簡稱“在線整編系統(tǒng)”），彌補(bǔ)“整編系統(tǒng)5.0”在水文原始數(shù)據(jù)的接收、處理、圖表展示、審查等方面的不足。經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用，“在線整編系統(tǒng)”可有效縮短資料整編時(shí)間，提高工作效率，還能節(jié)約大量人力、物力、財(cái)力。

2 水文資料整編軟件發(fā)展沿革

20世紀(jì)70年代前，我國水文資料整編依靠人工摘錄、計(jì)算、繪制圖表。70年代初中期，長委、黃委等開始用ALGOL - 60語言在我國自行設(shè)計(jì)研發(fā)的DJS - 6計(jì)算機(jī)上進(jìn)行資料整編[3]。到80年代中后期，長委、黃委用VAX計(jì)算機(jī)采用FORTRAN語言編程，先后研發(fā)了較為系統(tǒng)的水文資料整編軟件，在全國推廣應(yīng)用，在該時(shí)期，因終端機(jī)的出現(xiàn)，改變了部分水文觀測項(xiàng)目測驗(yàn)方式，給數(shù)據(jù)的錄入、校核、糾錯帶來了很大便利[4]。到90年代中期，以DOS、Windows為主的操作系統(tǒng)日益成熟，編程語言也豐富多彩，為水文資料整編軟件的發(fā)展提供了良好環(huán)境，在DOS系統(tǒng)下用BASIC語言，開發(fā)第二代整編程序。2000年后，長委、黃委、江蘇、浙江、山東等水文局結(jié)合各自實(shí)際，分別在DOS系統(tǒng)下用FORTRAN、BASIC、PASCAL等語言，或者在WINDOWS系統(tǒng)下用VB和VC語言，開發(fā)多種水文資料整編軟件。2002年后，全國恢復(fù)水文年鑒復(fù)刊工作，長委和黃委分別開發(fā)了適合南方、北方的“南方片水文資料整編系統(tǒng)”和“北方片水文資料整編系統(tǒng)”，用于全國水文資料整編工作[5]。2018年，水利部要求全國水文資料采用即時(shí)整編，長江水利委員會水文局便在單機(jī)版水文資料整編軟件基礎(chǔ)上，將整編軟件升級為網(wǎng)絡(luò)版。

3 水文資料整編工作存在的問題

整編軟件的發(fā)展，給水文資料整編工作帶來極大便利，但整編工作流程上仍存在一些不足，無法滿足即時(shí)整編時(shí)效性的要求。

（1）原始數(shù)據(jù)采集。水文資料整編原始數(shù)據(jù)包括人工、終端機(jī)和遙測系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，由于水文站點(diǎn)分布廣泛，需耗費(fèi)大量人力物力收集水文監(jiān)測原始數(shù)據(jù)，無法滿足即時(shí)整編的時(shí)效性要求。

（2）數(shù)據(jù)處理。目前，降水、水位主要采用終端機(jī)或遙測數(shù)據(jù)，蒸發(fā)、水溫主要采用人工觀測數(shù)據(jù)，流量、泥沙主要采用人工或自動監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行資料整編。由于自動采集的電子數(shù)據(jù)存在缺失、突跳等問題，需根據(jù)備用或人工監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，而現(xiàn)有的“整編系統(tǒng)5.0”不具備原始數(shù)據(jù)的接收、摘錄、分析、校正等功能。

（3）水文資料審查、復(fù)審。根據(jù)規(guī)范要求，從原始觀測資料到整編成果應(yīng)經(jīng)過整編、審查、復(fù)審3個(gè)階段。現(xiàn)有的“整編系統(tǒng)5.0”僅能實(shí)現(xiàn)簡單的在線審查，沒有很好的審查自動化功能和復(fù)審平臺，無法滿足水文資料在線審查、復(fù)審要求。

4 在線整編思路探索

“整編系統(tǒng)5.0”的研發(fā)，可有效提高水文資料整編工作效率，解放人力、財(cái)力資源，但仍無法滿足即時(shí)整編的要求，需進(jìn)一步研發(fā)“在線整編系統(tǒng)”，輔助用于整編的各個(gè)階段。結(jié)合工作實(shí)際，認(rèn)為“在線整編系統(tǒng)”應(yīng)具備以下幾個(gè)功能：

（1）歷史水文數(shù)據(jù)庫。在已入庫年鑒數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對歷史水文（年鑒）數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查漏、補(bǔ)缺、糾錯，實(shí)現(xiàn)年鑒數(shù)據(jù)的完整、準(zhǔn)確入庫存儲。在此基礎(chǔ)上，對降水、水位、流量等主要水文要素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，形成類型豐富、時(shí)空尺度適當(dāng)、信息組織科學(xué)的各類綜合分析成果。

（2）數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)接收、處理。對接水文遙測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)接收，建立甄選模型，對數(shù)據(jù)合理性進(jìn)行智能識別，過濾出需要人工刪除、修改，或根據(jù)備用數(shù)據(jù)進(jìn)行批量插補(bǔ)、替換的數(shù)據(jù)。另外，針對人工觀測或自記數(shù)據(jù)（水溫、水面蒸發(fā)量、實(shí)測流量、實(shí)測大斷面、實(shí)測輸沙率等），具備圖片上傳及人工輸入功能，可用于實(shí)時(shí)在線審查及整編。

（3）原始數(shù)據(jù)審查、復(fù)審?，F(xiàn)今，大多水文自動監(jiān)測站點(diǎn)都具有2套以上遙測數(shù)據(jù)，“在線整編系統(tǒng)”具備單站多套原始數(shù)據(jù)或多站原始數(shù)據(jù)比對及圖表展示功能，實(shí)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)的逐級審查、復(fù)審，確保數(shù)據(jù)源準(zhǔn)確、可靠。另外，在審查、復(fù)審過程中，對更改的原始數(shù)據(jù)，需填寫更改日志，便于后續(xù)檢查。

（4）圖、表展示。傳統(tǒng)整編模式需借助自記紙或利用EXCEL制表、CAD繪圖進(jìn)行水文資料審查，耗費(fèi)大量時(shí)間，無法滿足整編時(shí)效性的要求?！霸诰€整編系統(tǒng)”可進(jìn)行數(shù)據(jù)加工，進(jìn)行智能化的圖、表展示，在圖、表結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)整編模式保持一致，使整編工作更加便捷。

（5）數(shù)據(jù)輸出?！罢幭到y(tǒng)5.0”與遙測數(shù)據(jù)格式尚未統(tǒng)一，需人工進(jìn)行轉(zhuǎn)換，“在線整編系統(tǒng)”可根據(jù)數(shù)據(jù)格式要求，對審查、復(fù)審后的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，輸出“整編系統(tǒng)5.0”所需的各類數(shù)據(jù)。

（6）各級聯(lián)動運(yùn)行管理維護(hù)。建立整編、審查、復(fù)審人員專家?guī)?，分配工作?quán)限，實(shí)現(xiàn)水文遙測數(shù)據(jù)、整編成果及整編系統(tǒng)的各級聯(lián)動運(yùn)行管理。

5 杭州市“在線整編系統(tǒng)”應(yīng)用實(shí)踐

（1）雨量。錄入人工觀測降雨量，實(shí)現(xiàn)遙測主、副模塊與人工雨量數(shù)據(jù)對比，形成對照圖（見圖1）或?qū)φ毡?，檢查雨量遙測數(shù)據(jù)錯誤、缺失情況，可根據(jù)備用數(shù)據(jù)進(jìn)行批量插補(bǔ)、替換，確保數(shù)據(jù)正確完整，并導(dǎo)出適合“整編系統(tǒng)5.0”數(shù)據(jù)文件格式。

圖1 遙測、人工逐日雨量對照圖

（2）潮位。因潮位變化的特殊性，長期以來，部分潮位站點(diǎn)是通過自記水位計(jì)，記錄潮位變化過程，再由人工摘錄起潮時(shí)間、高潮時(shí)間、低潮位、高潮位等信息進(jìn)行整編，該方法費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，且容易產(chǎn)生錯誤?！霸诰€整編系統(tǒng)”利用遙測數(shù)據(jù)成圖，直觀展示潮位變化過程，并可在圖中進(jìn)行潮位信息摘錄（見圖2），生成逐潮高、低潮位及逐時(shí)潮位數(shù)據(jù)；此外，系統(tǒng)能根據(jù)摘錄的潮位信息，形成高、低潮位變化圖（見圖3），用于上、下游各個(gè)潮位站點(diǎn)信息對照及數(shù)據(jù)審查。

圖2 逐潮高、低潮位摘錄圖

圖3 高、低潮位變化圖

（3）流量。采用流速儀法進(jìn)行流量測驗(yàn)，流量成果仍需人工計(jì)算，“在線整編系統(tǒng)”可根據(jù)不同測流模式，進(jìn)行斷面面積、流速、流量等成果計(jì)算（見圖4），實(shí)現(xiàn)單次流量測驗(yàn)成果即時(shí)整編。另外，對于流量自動測驗(yàn)的站點(diǎn)，系統(tǒng)還能實(shí)時(shí)接收測驗(yàn)數(shù)據(jù)，展示水位 — 流量變化過程，自動完成相關(guān)整編工作。

圖4 流速儀法測深、測速及流量計(jì)算圖

（4）蒸發(fā)、含氯度、水溫。目前，杭州市蒸發(fā)、含氯度、水溫主要依靠人工觀測，即時(shí)整編的難點(diǎn)在于無法及時(shí)遞交原始人工觀測記載簿供整編和審查?！霸诰€整編系統(tǒng)”通過錄入人工觀測數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)量、含氯度、水溫資料的即時(shí)整編。另外，審查人員還能利用上傳的人工觀測記載簿，進(jìn)行資料的審查、復(fù)審等工作。

6 結(jié) 語

開展水文資料整編改革，實(shí)行即時(shí)整編，對于水文事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。不僅可以縮短資料整編時(shí)間，提高工作效率，還能節(jié)約大量人力、物力、財(cái)力，為適應(yīng)新時(shí)期水文服務(wù)的需要，拓展水文服務(wù)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)智慧水文提供支撐。

水文資料整編技術(shù)發(fā)展與我國水文事業(yè)發(fā)展緊密相聯(lián)，隨著社會對水文信息服務(wù)能力的要求提高，在未來發(fā)展中，水利部門一是加強(qiáng)水文自動測驗(yàn)設(shè)備的研究，確保測驗(yàn)數(shù)據(jù)完整、可靠；二是加強(qiáng)整編軟件的研發(fā)，實(shí)時(shí)對接遙測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動整編；三是建立全國統(tǒng)一的水文信息共享服務(wù)平臺，完善歷史水文數(shù)據(jù)庫，確保水文信息的延續(xù)、正確、完整。