WISKI在上海市防汛自動測報系統(tǒng)中的應用

劉劍鋒

（上海市水文總站，200232，上海）

上海市防汛自動測報系統(tǒng)是上海防汛決策系統(tǒng)的重要組成部分，多年來為防汛減災提供了大量及時準確的水情信息，它的主要任務是實時監(jiān)測降雨量、潮水位、風速風向等水文要素自然變化的情況，是一項基礎和前期工作，是防汛工作的耳目和參謀，其質量和精度將直接影響防汛決策的科學性。通信技術的快速發(fā)展，使防汛自動測報數據的時效性得到了顯著提高，但同時也導致遙測站點及監(jiān)測頻率的不斷增加，海量的數據過濾、質量審核工作給常規(guī)水文數據處理方式帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。保證水情信息的準確性和完整性，提高水情測報質量，為各級防汛指揮部門提供決策依據成為當務之急。

一、上海市防汛自動測報系統(tǒng)的數據管理要求

上海市防汛自動測報系統(tǒng)是防汛工作非工程措施的重要組成部分，共有82個測報站點，主要采集雨量、潮 （水）位、風速和風向等信息，以GPRS為主信道、VHF、PSTN 及 GSM等為備用信道，每五分鐘一次以自報方式向中心站發(fā)送數據。由于防汛數據從采集、傳輸、存儲到發(fā)布全流程自動操作，大量的數據處理成為系統(tǒng)管理的關鍵。結合實際情況數據管理需滿足幾方面要求。

1.數據合理性檢查亟須自動化

防汛自動測報系統(tǒng)采集的數據受外因影響會有不合理數據出現，如雨量信號線浸水、雷擊導致循環(huán)碼跳變、雨量筒清洗造成數據過大、施工場地震動造成降雨日數據偏多以及潮水位受船行波影響數據過大、信號轉換器運行不穩(wěn)定導致潮水位數據歸零等，這些數據不合理的情況出現的頻率高，偶然性強，難以全部通過人工干預加以解決，亟須實現數據檢查的自動化。

2.數據完整性有待進一步提高

防汛數據既要實時發(fā)布，又要用于分析預報，對測站數據特別是重點站潮水位數據的完整性要求很高。雖然系統(tǒng)通信組網方式科學，但由于設備故障及信道狀態(tài)不穩(wěn)定，仍會有短時數據缺失現象，導致高低潮位等特征值無法測出。

3.數據維護操作需便利快捷

由于遙測站點多、數據量大，除存儲處理原始數據外，還會根據防汛要求進行分析統(tǒng)計，產成特征值，生成報表等。使用人員雜，涉及環(huán)節(jié)多，較易出錯，需要數據維護操作簡單、計算更新便利快捷的數據處理工具。

二、WISKI軟件簡介

1.WISKI軟件的總體功能

水文水環(huán)境基礎信息分析處理系統(tǒng)（Water Management Information System Kisters）是德國Kisters公司的軟件產品，該系統(tǒng)采取模塊化設計方法，利用時間序列數據，進行基本運算、數據管理、可靠性檢驗、編輯與聯動、數據質量標注、統(tǒng)計與分析等數據處理工作。經20多年不斷的開發(fā)與應用，成為較完善的軟件產品，現已在德國、瑞典、法國、美國等十幾個國家得到廣泛應用。

2.WISKI軟件的特點與先進性

①采用時序數據三層管理的設計思路，在保證原始數據的安全性的同時，實現對復雜數據管理和聯動計算。

②靈活的數據檢驗方法，支持龐大遙測數據的自動錯誤篩檢和人工數據的自動標注和警示。

③完善的數據質量及全面的測站信息，實現了數據量與質的同步管理。

④內置水文常規(guī)統(tǒng)計分析功能，能按照水環(huán)境評價技術規(guī)程對數據進行評價和分析。

⑤自定義的參數和數據格式設計方式，不僅適應現行的水文技術要求，也為將來可能增設的規(guī)定預留空間。

⑥提供統(tǒng)一格式的數據導入導出工具，便于不同系統(tǒng)間的數據整合與共享。

三、WISKI軟件在上海市防汛自動測報系統(tǒng)中的應用

上海市水文總站從2008年開始應用WISKI進行數據分析處理工作，利用上海感潮河網地區(qū)的特點，進行防汛自動測報系統(tǒng)中的數據合理性檢查、自動插補等工作，通過對WISKI的功能挖掘及二次開發(fā)實現了自動測報數據的全面管理。

1.數據的合理性檢查

（1）雨量跳變的過濾

根據遙測數據的實際情況，分別對各個站設置了雨量上下限值、允許時間間隔等檢驗，對數據采取自動檢測，超過設置值的被自動標識，在時間序列圖形瀏覽窗口中展示。

（2）毛刺數據的剔除

利用斜率檢驗，通過設置最大斜率和最小斜率，判斷數據是否存在突變，如水位的驟漲驟落，自動去除突變數據，也可通過去除毛刺數據功能人工干預。

2.潮位自動測報數據的插補

（1）利用人工報汛數據進行插補

上海地區(qū)部分防汛自動測報站點與人工報汛站點重合，當自動測報數據缺失時，利用同一站點人工報汛中的高低潮位等特征值作為控制點進行樣條插補，可自動生成準確的潮位過程線，實現數據自動插補。

（2）備份站數據進行插補

利用距離較近的站點，對重要站點進行測站備份，也是上海市防汛自動測報系統(tǒng)的一種測站管理方式。例如國家重點站黃浦公園，由于位置限制僅建設了自動測報站點，為了保證數據的完整性，總站將距離僅百米的基本水文站蘇州河站作為備份站點，兩站監(jiān)測數據基本一致，利用該站對黃浦公園進行了自動數據缺失插補。

（3）相關站點數據進行插補

上海防汛自動測報系統(tǒng)中的潮位站點，特別是黃浦江水系、長江南北支及杭州灣地區(qū)的潮位站，由于受潮汐影響，彼此間有很強的相關性，利用WISKI軟件，可自動配置站點，進行相關系數計算，設定條件進行推算，可實現這類站點間的數據缺失插補，提高數據的完整性。例如，外高橋、吳淞口站可利用相關性數據進行插補。

四、結 語

水文測驗技術快速發(fā)展，自動測報站點的推廣建設，導致遙測數據量迅速增加，大量的水文數據管理需要先進的處理軟件完成。目前國內的遙測數據存在重前期系統(tǒng)建設、輕后期數據管理的現象，同時已開發(fā)的系統(tǒng)功能有局限，再次開發(fā)需增加成本，直接導致了數據除了滿足日常防汛需要及常規(guī)統(tǒng)計外，不能提供對現有數據深層次的開發(fā)應用，影響決策支持系統(tǒng)的建設。上海市水文總站通過實踐證明，利用WISKI軟件可以提升數據的準確性和完整性，提高數據維護的工作效率，降低系統(tǒng)管理成本，有利于數據的二次開發(fā)和應用，非常適用于上海地區(qū)的實際情況。

[1]水文自動測報系統(tǒng)技術規(guī)范（SL 61-2003）[S].北京：中國水利水電出版社，2003.

[2]水文資料整編規(guī)范（SL 247-1999）[S].北京：中國水利水電出版社，1999.

[3]WISKI技術手冊[S].