東營(yíng)智慧水文建設(shè)現(xiàn)狀淺析

王路路，孫 超，袁鵬杰

（東營(yíng)市水文中心，山東 東營(yíng) 257000）

東營(yíng)水文信息化的建設(shè)情況在全國(guó)范圍內(nèi)具有普遍的代表性，經(jīng)過(guò)多年建設(shè)，已經(jīng)在信息化建設(shè)方面積累了很多經(jīng)驗(yàn)，隨著全省乃至全國(guó)水文信息化發(fā)展，自動(dòng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目不斷增加，各地市水文局面臨數(shù)據(jù)整合、共享與管理的問(wèn)題，存在信息綜合管理系統(tǒng)建設(shè)的迫切需求。參照東營(yíng)水文信息系統(tǒng)的成功開(kāi)發(fā)模式，開(kāi)發(fā)一套通用的水文數(shù)據(jù)整合、共享與管理工具及通用的水文信息綜合管理系統(tǒng)，在全省全國(guó)范圍內(nèi)推廣，節(jié)約了大量資金，極大地提高水文信息化水平，且可化解水文信息資源與其他信息（水利、氣象等）共享困難的局面，符合水利信息化由分散走向集中的趨勢(shì)，對(duì)水文信息化工作的建設(shè)具有里程碑的意義。

1.東營(yíng)市水文測(cè)報(bào)站點(diǎn)現(xiàn)狀與建設(shè)目標(biāo)

東營(yíng)市現(xiàn)已建成雨量站75處、蒸發(fā)站3處、水文站22處、水文輔助站13處、水位站7處、區(qū)域水資源監(jiān)測(cè)站7處、墑情監(jiān)測(cè)站30處、地下水監(jiān)測(cè)井42眼、省級(jí)地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)站5處、東營(yíng)市飲用水水源地水質(zhì)監(jiān)測(cè)站12處、由200處站點(diǎn)組成的上下聯(lián)動(dòng)、量質(zhì)并重的全市水文水資源、水環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，為全市防汛減災(zāi)、水資源管理、水生態(tài)建設(shè)及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供水文服務(wù)?；谶@一現(xiàn)狀，建設(shè)目標(biāo)為實(shí)現(xiàn)對(duì)水文測(cè)站的數(shù)據(jù)自動(dòng)監(jiān)視及防汛抗旱預(yù)警，與省級(jí)測(cè)站監(jiān)視與防汛抗旱指揮平臺(tái)相對(duì)接。建立雙機(jī)熱備微型集群機(jī)房，依托雙機(jī)熱備軟件保證數(shù)據(jù)抽取正常。展現(xiàn)水文應(yīng)用和水文水資源的東營(yíng)水文詳細(xì)信息，展現(xiàn)水源地，水功能區(qū)等水文信息。實(shí)現(xiàn)移動(dòng)辦公，依托手機(jī)APP實(shí)現(xiàn)對(duì)東營(yíng)水文信息系統(tǒng)web端的移動(dòng)展現(xiàn)，東營(yíng)市水文局各級(jí)人員能夠?qū)崿F(xiàn)辦公移動(dòng)化?；贕IS的智慧水文應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水文測(cè)站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的GIS地圖展示，有關(guān)水文測(cè)站可以依托GIS天地圖進(jìn)行GIS水文信息預(yù)警。

2.系統(tǒng)建設(shè)成果概述

東營(yíng)智慧水文綜合管理平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱“平臺(tái)”），基于東營(yíng)市水文信息進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，利用GIS工具，建立完備的測(cè)站實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和對(duì)接省內(nèi)的防汛抗旱指揮系統(tǒng)。研發(fā)雙機(jī)熱備軟件進(jìn)行水文數(shù)據(jù)抽取過(guò)程中的監(jiān)測(cè)與實(shí)時(shí)備份；水文應(yīng)用系統(tǒng)和水文水資源系統(tǒng)能夠?qū)|營(yíng)水文信息進(jìn)行數(shù)據(jù)展現(xiàn)和水功能區(qū)水質(zhì)監(jiān)測(cè)等進(jìn)行數(shù)據(jù)檢驗(yàn)；手機(jī)客戶端信息發(fā)布平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)東營(yíng)水文信息系統(tǒng)web端的展現(xiàn)。

3.平臺(tái)模塊設(shè)計(jì)

平臺(tái)共包含八個(gè)模塊，分別為水文信息GIS展示模塊、水文水資源模塊、防汛抗旱模塊、實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊、雙機(jī)熱備模塊、水文簡(jiǎn)訊模塊、基礎(chǔ)信息模塊、用戶管理模塊。

水文信息GIS展示模塊：是平臺(tái)的綜合展示模塊，包含六個(gè)子模塊，分別為暴雨警告模塊、設(shè)備監(jiān)控模塊、雙機(jī)熱備模塊、水文應(yīng)用模塊、水資源模塊、手機(jī)客戶端信息發(fā)布模塊。其中，水文應(yīng)用模塊包含河道水情信息、雨情信息、墑情信息、地下水信息。本模塊系統(tǒng)地、直觀地展示了東營(yíng)市境內(nèi)各類水文、水資源的關(guān)鍵信息。實(shí)時(shí)類信息，比如河道水情、雨情、監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀況等信息進(jìn)行實(shí)時(shí)更新、滾動(dòng)播報(bào)。

水文水資源模塊是整個(gè)平臺(tái)的重點(diǎn)，集中展示了水文水資源的各類信息，共包含六個(gè)子模塊，分別為雨情信息模塊、河道水情模塊、墑情信息模塊、地下水信息模塊、區(qū)域用水量信息模塊。雨情信息模塊展現(xiàn)了東營(yíng)市不同行政區(qū)劃的平均降雨統(tǒng)計(jì)圖以及雨情測(cè)站數(shù)據(jù)的表格。平均降雨統(tǒng)計(jì)圖以柱狀圖的形式展示了東營(yíng)市及境內(nèi)各縣區(qū)的平均降雨量，可以直觀地體現(xiàn)降雨量地域分布狀況。雨情測(cè)站數(shù)據(jù)包括測(cè)站編碼、測(cè)站名稱、行政區(qū)劃、累計(jì)雨量、經(jīng)度、維度、詳情等信息。其中，詳情選項(xiàng)點(diǎn)選后，以折線圖的形式展示了單個(gè)測(cè)站的降雨量及降雨時(shí)段，并以雨量趨勢(shì)圖（折線圖）的形式展現(xiàn)出來(lái)。河道水情模塊訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，查詢河道信息數(shù)據(jù)，按不同行政區(qū)劃進(jìn)行河道基本信息的展現(xiàn)，可以展現(xiàn)河道水情一天內(nèi)的數(shù)據(jù)變化。河道水位統(tǒng)計(jì)表以柱狀圖的形式展示了東營(yíng)市各水文站、水位站的水位情況。水情測(cè)站數(shù)據(jù)包括測(cè)站編碼、測(cè)站類別、測(cè)站名稱、行政區(qū)劃、時(shí)間、水位、流量、詳情等信息。其中，詳情選項(xiàng)點(diǎn)選后，以折線圖的形式展示了單個(gè)測(cè)站的水位變化趨勢(shì)。墑情信息模塊動(dòng)態(tài)展現(xiàn)墑情測(cè)站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以不同行政區(qū)劃進(jìn)行墑情數(shù)據(jù)展現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了以柱狀圖的形式展現(xiàn)各墑情站點(diǎn)平均土壤含水率的功能。墑情站點(diǎn)展示的信息包括測(cè)站編碼、測(cè)站名稱、測(cè)站類別、行政區(qū)劃、經(jīng)度、維度、時(shí)間、作物種類、作物生長(zhǎng)期、10 cm土壤含水率、20 cm土壤含水率、40 cm土壤含水率、平均土壤含水率墑情等級(jí)等信息。地下水信息模塊包含兩個(gè)子模塊，分別為地下水實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和地下水人工數(shù)據(jù)。地下水實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以柱狀圖的形式展示了自動(dòng)井地下水埋深情況，并自動(dòng)生成報(bào)表，生成的報(bào)表包括測(cè)站編碼、測(cè)站名稱、時(shí)間、地下水埋深等相關(guān)數(shù)據(jù)。與地下水實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)不同的是，地下水人工數(shù)據(jù)生成的報(bào)表包括，測(cè)站編碼、測(cè)站名稱、地點(diǎn)、時(shí)間、地下水埋深去年同期埋深、歷年最大埋深、多年平均埋深等相關(guān)數(shù)據(jù)，并以柱狀圖的形式展示了人工井地下水埋深情況。當(dāng)前數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)形成直觀的對(duì)比，使地下水多年變化趨勢(shì)一目了然。區(qū)域用水量信息模塊以柱狀圖的形式展現(xiàn)了東營(yíng)市及其各縣區(qū)的引水量及各類用水量的數(shù)據(jù)信息，形成的引水量統(tǒng)計(jì)表的內(nèi)容主要包括，行政區(qū)劃、時(shí)間、當(dāng)前引水量、工業(yè)用水量、農(nóng)業(yè)用水量、生活用水量、農(nóng)牧漁蓄用水量、城鎮(zhèn)公共用水量、水庫(kù)蓄水量等相關(guān)數(shù)據(jù)。

防汛抗旱模塊是整個(gè)平臺(tái)的門戶和對(duì)外展示窗口，集合了實(shí)時(shí)雨量、實(shí)時(shí)水位等實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)地理信息系統(tǒng)技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的處理，以測(cè)站基礎(chǔ)雨量數(shù)據(jù)和水位數(shù)據(jù)為依托，進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)視預(yù)警，將測(cè)站地理位置信息、水情信息、雨情信息等數(shù)據(jù)以圖像的形式表現(xiàn)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)GIS水文信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)立體展現(xiàn)，使用者可以對(duì)東營(yíng)市及其各縣區(qū)內(nèi)全部的測(cè)站雨量數(shù)據(jù)和水位數(shù)據(jù)進(jìn)行全天候監(jiān)控，并具備時(shí)段查詢和統(tǒng)計(jì)值查詢功能。如圖1所示。

圖1 東營(yíng)市矢量圖及測(cè)站實(shí)時(shí)雨量展示

實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊分為兩個(gè)子模塊，分別為水情設(shè)備監(jiān)控模塊和視頻監(jiān)控模塊。水情設(shè)備監(jiān)控模塊對(duì)全市各水文站、水位站的水情設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控，內(nèi)容包括測(cè)站編碼、最新數(shù)據(jù)時(shí)間、設(shè)備離線時(shí)間、狀態(tài)等。視頻監(jiān)控模塊訪問(wèn)視頻服務(wù)器，對(duì)各站點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控。雙機(jī)熱備模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)kettle抽取中數(shù)據(jù)抽取異常的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，與自動(dòng)數(shù)據(jù)抽取功能，保障水文信息數(shù)據(jù)的正常抽取與展現(xiàn)。水文簡(jiǎn)訊模塊是東營(yíng)市水文局發(fā)布新聞通知、對(duì)外展示工作面貌的模塊，相關(guān)科室制作的水質(zhì)通報(bào)、水文簡(jiǎn)報(bào)也在本模塊進(jìn)行發(fā)布?；A(chǔ)信息模塊是平臺(tái)后臺(tái)管理測(cè)站信息的窗口，使用者可在本模塊中對(duì)測(cè)站基本信息進(jìn)行補(bǔ)充、更新、更正等操作。測(cè)站基本信息包括測(cè)站編碼、測(cè)站類型、測(cè)站名稱、河流、水利、站址、警戒水位、設(shè)計(jì)流量、左岸堤頂高程、右岸堤頂高程、建站年月等。用戶管理模塊是平臺(tái)采用角色與權(quán)限相對(duì)應(yīng)的方式對(duì)使用者進(jìn)行管理的窗口，角色等級(jí)分為四級(jí)，用一到四進(jìn)行標(biāo)識(shí)。一級(jí)用戶為瀏覽用戶，不需要登錄的賬號(hào)密碼，以游客身份進(jìn)行網(wǎng)頁(yè)訪問(wèn)。二級(jí)用戶為注冊(cè)用戶，需要賬號(hào)密碼登錄。三級(jí)用戶為管理員，可對(duì)平臺(tái)的大部分功能及數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、訪問(wèn)，但不可管理用戶。四級(jí)用戶為超級(jí)管理員，除具備管理員的全部權(quán)限之外，還具有管理用戶的權(quán)限。各級(jí)用戶權(quán)限詳見(jiàn)表1。

表1 用戶權(quán)限分配表

4.存在問(wèn)題與對(duì)策建議

存在問(wèn)題表現(xiàn)為目前水文信息展示維度還不完善，分析內(nèi)容不夠全面，比如缺少降雨量等值線圖、等值面圖，臺(tái)風(fēng)路徑等，需增加關(guān)鍵功能。手機(jī)APP功能單薄，還需進(jìn)一步完善。完善水文周邊建設(shè)，例如微信公眾號(hào)及小程序，增加公眾參與感。還需進(jìn)一步打通市局與各個(gè)分中心的信息壁壘，加強(qiáng)水文信息的實(shí)時(shí)共享?；诖?，提出以下對(duì)策建議：水文站網(wǎng)信息進(jìn)一步整合，全方位多角度展示站網(wǎng)信息。增加天氣信息，包括降水預(yù)報(bào)、臺(tái)風(fēng)運(yùn)動(dòng)路徑等功能。雨情信息模塊增加全市降雨量極大值、極小值信息，以及綜合展示降雨量等值線圖、等值面圖。增加洪水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)功能。地下水信息模塊增加地下水埋深等值線圖。實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊增加報(bào)警功能，當(dāng)某些站點(diǎn)故障后，及時(shí)通知相關(guān)人員進(jìn)行站點(diǎn)維護(hù)。用戶可以通過(guò)手機(jī)APP、微信小程序等多入口與GIS地圖交互。進(jìn)一步整合各個(gè)分中心監(jiān)測(cè)信息，從而達(dá)到水文信息實(shí)時(shí)互傳共享。

5.結(jié)語(yǔ)

在WebGis等計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的幫助下，東營(yíng)智慧水文綜合管理平臺(tái)整合了分布式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，使其統(tǒng)一于一個(gè)平臺(tái)，減少了工作人員提取不同數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)所需數(shù)據(jù)的工作量，提高了工作效率。平臺(tái)將數(shù)據(jù)在地圖上以圖像的形式表現(xiàn)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)GIS水文信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的立體展現(xiàn)，形象直觀，便捷效率。同時(shí)，提高了對(duì)外服務(wù)的軟形象，增強(qiáng)了水文行業(yè)的影響力。平臺(tái)的研發(fā)和使用為東營(yíng)市水文防汛抗旱工作起到了數(shù)據(jù)支撐和輔助決策作用。但是，平臺(tái)仍存在許多不完善的功能，需進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和完善?？傮w而言，雖然東營(yíng)智慧水文已經(jīng)踏上征程，但是仍然任重道遠(yuǎn)，需要在目前建設(shè)的基礎(chǔ)上，再吸取其他行業(yè)、領(lǐng)域和地市的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，建設(shè)一個(gè)符合信息化社會(huì)要求的智慧水文信息系統(tǒng)。