水文資料整編方式與遙測(cè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用研究

李琬婧

(新疆維吾爾自治區(qū)伊犁水文勘測(cè)局，新疆 伊寧 835000)

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水文資料整編方式與遙測(cè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用研究

李琬婧

(新疆維吾爾自治區(qū)伊犁水文勘測(cè)局，新疆 伊寧 835000)

應(yīng)用遙測(cè)技術(shù)是發(fā)展數(shù)字水文和水文現(xiàn)代化的趨勢(shì)。依據(jù)某市實(shí)際應(yīng)用遙測(cè)系統(tǒng)的情況，經(jīng)過不斷檢測(cè)和實(shí)踐能夠符合實(shí)際設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、存儲(chǔ)、傳輸基層報(bào)訊站的水位信息以及雨量信息的目的，以便于有效提高水情信息時(shí)效性。經(jīng)過分析實(shí)踐以后可以發(fā)現(xiàn)，整編遙測(cè)數(shù)據(jù)資料以后符合1%年雨量誤差需求，滿足實(shí)際規(guī)范精度需求。但是實(shí)際整編遙測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)候，需要對(duì)非汛期階段密切關(guān)注，并有機(jī)結(jié)合遙測(cè)數(shù)據(jù)和人工觀測(cè)數(shù)據(jù)，達(dá)到全年觀測(cè)的目的。由于遙測(cè)系統(tǒng)不能達(dá)到100%的保證率，為此，應(yīng)不斷提高維護(hù)和監(jiān)控汛期情況，及時(shí)獲取觀測(cè)數(shù)據(jù)。

水文資料；整編方式；遙測(cè)數(shù)據(jù)；應(yīng)用

水文遙測(cè)實(shí)際上就是說利用記錄儀器來記錄相應(yīng)距離范圍內(nèi)的水文數(shù)據(jù)，不管是什么樣的水文數(shù)據(jù)都需要及時(shí)進(jìn)行整編原始資料。依據(jù)統(tǒng)一的格式、方式來分析、統(tǒng)計(jì)和整理數(shù)據(jù)，然后通過實(shí)際整編結(jié)果來計(jì)算水文情況，為進(jìn)一步研究水文預(yù)報(bào)等提供基礎(chǔ)和保障，此外，通過不斷總結(jié)和積累整編經(jīng)驗(yàn)，可以及時(shí)改進(jìn)整編中的問題和不足。

1　現(xiàn)狀概述

伊犁河干流基本水量控制站為雅馬渡水文站，此外也是國家重點(diǎn)水情站和水文站。伊犁河谷地區(qū)擁有38處泉水、123條2、3級(jí)河流。為了能夠不斷發(fā)展，合理開發(fā)利用伊犁河流域水資源是十分重要的，現(xiàn)階段伊犁河流域主要包括以下水電站，溫泉水電站、托海水庫電站、人民渠電站、山口水庫電站、恰普其海水庫電站等，主要包括伊犁河欄河引水樞紐及南北岸干渠、伊犁河察縣引水渠首等水利工程。

2　遙測(cè)終端單元

遙測(cè)終端單元(Remote Teminal Unit)簡(jiǎn)稱RTU，主要包括各種I/O模板、通訊模塊、存貯器、32位微處理器。電源主要就是指電池板以及12 V免維護(hù)電瓶，128 MB是標(biāo)準(zhǔn)配置的貯存器容量，存貯器是U盤，可以存儲(chǔ)水位信息以及雨量信息，相比較現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用的水文系統(tǒng)固態(tài)存儲(chǔ)器是不同的，利用翻斗式雨量計(jì)來采集雨量，最大設(shè)計(jì)雨強(qiáng)是4 mm/min，分辨率是0.5 mm，利用雷達(dá)式自記水位計(jì)采集水位，分辨率是1 cm。具備低功耗、高可靠性的遙測(cè)終端，不但擁有召測(cè)功能，還擁有自報(bào)功能，可以遠(yuǎn)程設(shè)置參數(shù)[2]。

3　運(yùn)行方式與特點(diǎn)

3.1處理雨量信息的特點(diǎn)以及方式

上述遙測(cè)系統(tǒng)制藥就是利用傳感器來發(fā)出降水量信號(hào)，一半情況下是待機(jī)狀態(tài)，如果產(chǎn)生降水，系統(tǒng)可以自動(dòng)喚醒，并且及時(shí)記錄降水量。每動(dòng)作一次雨量計(jì)的時(shí)候RTU會(huì)精確存儲(chǔ)雨量信息、翻斗次數(shù)、翻斗時(shí)間，并且及時(shí)向水情中心發(fā)送數(shù)據(jù)信息，遙測(cè)數(shù)據(jù)庫及時(shí)存儲(chǔ)收到的數(shù)據(jù)信息。

3.2處理水文信息的特點(diǎn)以及方式

一般來說采樣水位周期是6 min，在充分分析終端低功耗以及測(cè)驗(yàn)水位的實(shí)際需求基礎(chǔ)上設(shè)定間隔時(shí)間。依據(jù)實(shí)際要求來編寫計(jì)算水文資料。采取平均數(shù)據(jù)以后，對(duì)比分析上一次檢測(cè)和本次檢測(cè)數(shù)據(jù)信息，遵守遇變則存的原則。對(duì)目前水位數(shù)據(jù)和時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，并且還可以及時(shí)向分中心發(fā)送控制通訊模塊檢測(cè)的數(shù)據(jù)，在遙測(cè)數(shù)據(jù)庫中精確存儲(chǔ)收到的數(shù)據(jù)信息。

3.3下載數(shù)據(jù)的方式

第一，提出分中心遙測(cè)數(shù)據(jù)庫中信息，利用自主開發(fā)的應(yīng)用軟件可以對(duì)任意時(shí)段、任意站點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行隨時(shí)查詢，并不需要相關(guān)管理人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，可以有效提高工作效率，如果系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)故障，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)不良信息數(shù)據(jù)，降低信息可信度，促使整編水文資料的時(shí)候形成偏差；第二，采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)直接提出終端U盤中數(shù)據(jù)信息，這種采集方式可以在一定程度上降低傳輸信息的影響和限制，僅僅只是受到終端設(shè)備影響，具備比較高可靠性，但是也會(huì)適當(dāng)提高勞動(dòng)強(qiáng)度[3]。

4　整編分析遙測(cè)數(shù)據(jù)

4.1整編雨量遙測(cè)數(shù)據(jù)

采集雨量遙測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)間是每年的五月到九月，依據(jù)整編降水量實(shí)際規(guī)范來統(tǒng)計(jì)時(shí)段、3日時(shí)段、7日時(shí)段、15日時(shí)段、30日時(shí)段最大降水量、日雨量、降水日數(shù)、月雨量、最大日量以及開始日期等，如表1和表2是降水量表。

表1　某年某站日降水量誤差分析表

其中△max是最大誤差；η是數(shù)據(jù)合格率；∑T是降雨總時(shí)間；△av是平均誤差。

表2　某年某站月降水量誤差分析表

其中η是相對(duì)誤差；△是誤差；△r是允許誤差；R是降水量。

4.2分析雨量遙測(cè)數(shù)據(jù)誤差

以人工觀測(cè)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)進(jìn)行逐站分析，誤差合格標(biāo)準(zhǔn)是±4%，下限是05 mm，統(tǒng)計(jì)最大降雨量時(shí)段誤差，經(jīng)過分析可以發(fā)現(xiàn)，日降雨量平均誤差是-0.04 mm，誤差合格率是94%，最大誤差是-2.0 mm。月降雨量最大值相對(duì)誤差是1.2%，絕對(duì)誤差是-3.3 mm，誤差合格率是100%，誤差有負(fù)有正，沒有系統(tǒng)偏差。日時(shí)段最大絕對(duì)誤差是-4.7 mm；最大降雨量誤差合格率是100%，最大相對(duì)誤差是-1.0 mm，誤差有負(fù)有正，沒有系統(tǒng)偏差。人工觀測(cè)時(shí)間為63 d，五月到九月實(shí)際降雨遙測(cè)時(shí)間為58 d，出現(xiàn)五天系統(tǒng)偏差，主要就是由于0.1 mm的人工觀測(cè)精度，但是遙測(cè)觀測(cè)精度是0.5 mm，如果具備低于0.5 mm日降雨量的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致不能觀測(cè)到遙測(cè)數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)min最大降水量時(shí)段的時(shí)候，絕對(duì)最大誤差是-2.3 mm，沒有出現(xiàn)系統(tǒng)偏差，除了10 min之外，所有數(shù)據(jù)都能夠符合合格誤差。統(tǒng)計(jì)h最大降水量時(shí)段的時(shí)候，絕對(duì)最大誤差是-5.6 mm，沒有出現(xiàn)系統(tǒng)偏差，除了1 h之外，所有數(shù)據(jù)都能夠符合合格誤差[4]。

4.3分析水位遙測(cè)數(shù)據(jù)誤差

對(duì)每天8:00時(shí)的水位進(jìn)行提取，存在2 cm測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)大于統(tǒng)計(jì)誤差低于超過95%誤差；存在3 cm測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)大于統(tǒng)計(jì)誤差低于超過99%誤差.對(duì)比分析計(jì)算日平均水位情況，具備明顯隨機(jī)性的誤差數(shù)據(jù)，不出現(xiàn)系統(tǒng)偏差。運(yùn)用對(duì)比法統(tǒng)計(jì)洪水?dāng)?shù)據(jù)個(gè)數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)比較人工數(shù)據(jù)來說，遙測(cè)數(shù)據(jù)偏多8%～12%[5]。

5　建議

(1)增加管理基層測(cè)站的力度，嚴(yán)格執(zhí)行資料整編、檢測(cè)的制度。相關(guān)責(zé)任人需要依據(jù)基層測(cè)站實(shí)際情況來規(guī)范水位檢測(cè)要求，并且不斷完善任務(wù)書的要求。不斷提高日常管理工作，保證可以順利進(jìn)行水文工作。近年來已經(jīng)實(shí)施輪班制度進(jìn)行工作，但是會(huì)導(dǎo)致不能及時(shí)開展工作，相互依賴，因?yàn)榇嬖谑制D苦的工作環(huán)境，應(yīng)該適當(dāng)應(yīng)用輪休制度，從而極大降低人員積極性，此外，還應(yīng)該進(jìn)行年度檢驗(yàn)資料質(zhì)量評(píng)比活動(dòng)，并且在系統(tǒng)內(nèi)部及時(shí)通報(bào)，表彰先進(jìn)檢測(cè)站，做到獎(jiǎng)懲分明，從而可以在一定程度上提高責(zé)任心和積極性體積監(jiān)測(cè)質(zhì)量[6]。

(2)嚴(yán)格規(guī)范日常水文檢測(cè)管理，提高水位基礎(chǔ)設(shè)備更新和建設(shè)。全面維護(hù)保養(yǎng)水位儀器設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通訊、測(cè)報(bào)涉筆等，并且進(jìn)行及時(shí)改造和更新，及時(shí)修復(fù)運(yùn)行中設(shè)備故障點(diǎn)，保證可以正常運(yùn)行水文測(cè)報(bào)點(diǎn)。并且還需要保證購置儀器設(shè)備以及物資設(shè)備的相關(guān)工作。保證水文監(jiān)測(cè)站可以隨時(shí)整理、隨時(shí)發(fā)報(bào)、隨時(shí)分析相關(guān)數(shù)據(jù)信息，必定是保養(yǎng)監(jiān)測(cè)站的儀器設(shè)備，保證始終處于穩(wěn)定安全運(yùn)行的儀器設(shè)備。有步驟、有計(jì)劃改造水文基礎(chǔ)設(shè)備。加快普及模塊化雨量站和水位站的力度，及時(shí)更換超過年限的模塊，改造設(shè)備以及不斷更新舊設(shè)備，從而達(dá)到有效保證檢測(cè)基礎(chǔ)質(zhì)量數(shù)據(jù)[7]。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，應(yīng)用遙測(cè)技術(shù)是未來發(fā)展趨勢(shì)，整編水文遙測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)候，需要注意人工觀測(cè)不是U型拿起數(shù)據(jù)，并且和遙測(cè)數(shù)據(jù)構(gòu)成整體；提高維護(hù)和監(jiān)控汛期數(shù)據(jù)力度；穩(wěn)固安裝雨量計(jì)，將誤差降到最大限度。

[1]傅太生,謝運(yùn)山.VFP、CASS在遙測(cè)水位、雨量數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J].江蘇水利.2011(7):38-39.

[2]謝運(yùn)山,謝海文,趙德友，等.水文資料整編流量測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)的檢查[J].水文.2015,35(2):61-64.

[3]孫永遠(yuǎn),張玉田,陳家大，等.折線逼近法在水文遙測(cè)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J].水文.2010,30(2):59-61.

[4]王國新,王兵.利用水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)雨量遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行降水量資料整編初探[J].吉林水利.2010(5):65-67.

[5]王春華,王祖松,魏華，等.利用VBA處理鄰近氣象站的相關(guān)遙測(cè)數(shù)據(jù)[J].河南科技.2014(16):180-181.

[6]姜長杰.遙測(cè)降水資料整編軟件的設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].黑龍江水利科技.2014(11):205-207.

[7]高業(yè)昆.遙測(cè)水位資料整理程序設(shè)計(jì)思路[J].廣西水利水電.2013(4):112-115.

2016-03-21

李琬婧(1990-)，女，安徽六安人，主要從事水文預(yù)報(bào)、流量計(jì)算以及水文事業(yè)發(fā)展方面的研究。

P337-3

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1004-1184(2016)04-0180-02