自動測報水情信息的質量自動控制

文宏亮

（陜西省水文水資源勘測局 陜西 西安 710068）

近幾年國家對水利建設非常重視，尤其是水文測報的基礎設施投資力度很大，水情信息快步進入了廣泛使用遙測技術的自動測報時期。

陜西省水文信息中心接收到的遙測站信息，從2010年的不到100站，增加到2014年的約3800站，據統計2014年汛期共接收、轉發水雨情信息1617萬余條，這些數量巨大的信息雖然經過了一定的處理，但仍然有部分差錯信息進入省級水情信息庫。

水文部門向來對差錯控制比較嚴格，長期堅持“無錯報、無漏報、無缺報、無遲報”的“四無要求”，經過各級水文人員認真的層層把關，差錯率控制的很低，為防汛工作做出了巨大貢獻，但現在信息量劇增，靠人力來實現這個要求顯得越來越力不從心。

本文從實際應用角度出發，編制計算機軟件自動查詢實時水情數據庫，對海量的水情信息迅速檢查出其中可能存在的錯誤，及時反饋給值班人員，以提高水情信息質量，確保水情信息的正常使用。

1 水情自動測報流程

按照目前的遙測技術手段，水文水情遙測基本分為三個相對獨立單元。

第一單元為采集單元，包括各種采集儀器、短距離傳輸設備、RTU（遠程終端控制系統）、供電系統等。誤差來源主要是采集儀器誤差，如雷達水位計或者翻斗式雨量計等儀器因客觀原因測得的數據有錯誤，這些錯誤數據由RTU經GPRS、CDMA、SMS等信道傳輸給水情分中心。

第二單元為水情分中心單元，包含前端接收機、數據庫服務器、接收入庫軟件、交換轉發系統等，差錯來源主要為軟件系統問題導致的入庫數據不準確和接收信道故障導致的缺漏報，錯誤數據會上傳至省水情中心或者其他防汛部門。

第三單位為省級水情中心單元，包括水情信息交換轉發系統、省級水情數據庫服務器、綜合業務系統、水情預報系統等。差錯主要為對來自各分中心的水情異常數據沒有及時發現和處理，轉發給其他防汛部門。

本文討論的差錯控制程序，主要安裝在水情分中心和省級水情中心，對差錯過濾處理后再對外轉發報汛。

2 水情遙測誤差來源及控制

根據實際工作需求，誤差控制程序一般設置每5分鐘自動檢查一次，同時值班員可隨時設定任意時間段進行手動即時檢查。按不同的信息內容，將控制種類可分為河道水情、雨量、水庫水情、缺漏等4類。

2.1 河道水情信息錯誤

河道水情信息的錯誤，主要是信息中的水位或者流量信息錯誤，由于遙測設備和儀器可能出現故障，測到的水位數據會出現異常跳高跳低或者短時間內變化劇烈，另外流量和水位數據會明顯不對應，必定是其中一個數據因子有錯誤。

程序首先連接數據庫ST_RIVER_R河道實時水情表，讀取特定時間段內所有河道水文信息，將這些信息按時間排序，然后對每條信息循環檢查處理，若同站相鄰兩條信息時間間隔小而水位差過大，可以判定屬于水位跳變錯誤。

程序繼續連接該站號的水位流量關系數據表（ST_ZQRL_B），用內插法根據報汛的水位數據算出一個理論流量，將算得的理論流量和信息里的報汛流量對比，差別超過一定比例，可以判斷產生了錯誤。

2.2 水庫水情信息錯誤

水庫信息常見的錯誤是報送的水位和蓄水量信息不對應，甚至出現數量級差錯，影響區域內蓄水總量的統計和對比分析。

程序首先讀取st_rsvr_r數據表中特定時間段內所有水庫信息，關鍵是水庫的水位和蓄水量信息，然后對每條信息循環檢查處理，先連接該站的水位和蓄水量關系表ST_zvaRL_B，將查得的理論蓄水量和信息里的蓄水量對比，差別超過一定比例，可以判斷有錯誤。

2.3 雨情信息錯誤

雨情信息錯誤，主要包括以下幾種情況：

（1）奇異數據錯誤，比如某遙測站測報的雨量達到大暴雨或者致災級別，但周邊雨量普遍很小，就需要鑒別真偽。

（2）累積日雨量和旬雨量不對應，屬于統計錯誤。

（3）累積旬雨量和月雨量不對應錯誤，屬于統計錯誤。

檢查第一類錯誤，先查詢出最近的時段雨量和日雨量較大的測報信息，根據測站基本信息庫中的行政區位碼查找到相同縣區所有報汛站的站號；根據站號查詢出縣區內其他站的雨量信息，分別統計相同的時段雨量和日雨量，挑選最大最小并算出均值：

發現單個遙測站雨量大于均值數倍以上程序立即將該雨量值與本縣區其他站比較，若其他遙測站點雨量值均遠不及該站，可以判斷該站測報的數值可能為奇異值，需要核實后處理。周邊站臨近時段均未下雨，僅個別遙測站有雨量且較大，也需要值班人員核實。

檢查第二和第三類錯誤，首先連接數據庫中雨量統計表st_pstat_r，將信息里的旬或月雨量與數據庫中的日雨量累計值比較，一般信息里旬或月雨量應等于或略大于累計值，超過一定閥值即需要核實。

2.4 水情遙測缺漏報差錯

缺漏報指應該報汛而沒有報和信息缺項。缺漏報檢查主要監控遙測站信息的報送情況，由于水情遙測站主要靠GPRS或者CDMA網絡報送信息，而遙測站大多處于偏遠山區，網絡信號較弱且不穩定，或者有時發生設備故障，若沒有及時發現并檢修處理，就會延誤和缺漏汛情的報送。

程序首先讀取報汛站基本屬性表，按照站號查詢特定時段內實時雨水情，得到最新的信息時間和時段內報送信息數量，根據時段長和信息數量分析報汛是否穩定，是否出現設備停報情況，尤其在分中心，若設定所有遙測站每天定時發平安報，即有無汛情都至少發一條信息，可以迅速判斷信道是否暢通。

在數據庫ST_STSMTASK_B表中設定好每個遙測站確定的報汛任務，就可以比對實時信息和報汛任務，從而發現漏報。

3 誤差處理及結論

所有檢查出的誤差由程序提示錯誤原因，并顯示對比信息，如將理論推算的流量和報送的流量對比，雨量特大值與周邊雨量對比，計算的水庫蓄水量和報送的值對比，由值班人員處理。

水情信息差錯控制程序還可以根據實際需要檢查墑情信息、冰清信息等其他種類、類型錯誤。程序使用DELPHI7.0編制，數據庫為SQL server 2005，在WIN7系統測試正常。

經以上分析，使用計算機程序對遙測的海量水情信息進行批量檢查十分必要，可以快速發現數據中的奇異值等差錯，將可疑信息從數據庫提出并提示值班人員核實，確認后再重新寫入數據庫并向其他防汛部門轉發，程序不對實時水情數據庫做直接修改或刪除，保證了水情數據的安全，為水情信息的進一步正常使用奠定了基礎。陜西水利