計(jì)算機(jī)整編軟件技術(shù)在地下水監(jiān)測(cè)資料整編中應(yīng)用

劉 濤

(陜西省地下水管理監(jiān)測(cè)局，陜西西安 710003)

計(jì)算機(jī)整編軟件技術(shù)在地下水監(jiān)測(cè)資料整編中應(yīng)用

劉 濤

(陜西省地下水管理監(jiān)測(cè)局，陜西西安 710003)

綜合地下水監(jiān)測(cè)站基本數(shù)據(jù)庫、水位數(shù)據(jù)、水質(zhì)數(shù)據(jù)庫、水溫?cái)?shù)據(jù)庫、開采量數(shù)據(jù)庫和圖價(jià)數(shù)據(jù)庫等技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，是計(jì)算機(jī)整編軟件技術(shù)在地下水監(jiān)測(cè)資料整編工作中的重要功能。以陜西為例，分析計(jì)算機(jī)整編軟件技術(shù)在地下水監(jiān)測(cè)資料整編工作中的應(yīng)用實(shí)踐，提出實(shí)現(xiàn)地下水監(jiān)測(cè)工作的信息化，必須以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)化和系統(tǒng)化管理為目標(biāo)，逐步完成集自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、分析計(jì)算、優(yōu)化統(tǒng)計(jì)、資料整編和應(yīng)用轉(zhuǎn)化一體式技術(shù)操作。

計(jì)算機(jī)軟件;地下水;資料整編;應(yīng)用

地下水是水資源的重要組成部分。地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是地下水資源評(píng)價(jià)、地下水資源開發(fā)利用及生態(tài)與環(huán)境建設(shè)必不可少的基礎(chǔ)工作。地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料的整編工作是開展地下水監(jiān)測(cè)信息發(fā)布、水資源優(yōu)化配置、分析評(píng)價(jià)和監(jiān)督管理的科學(xué)依據(jù)，是合理開發(fā)利用保護(hù)地下水、科學(xué)管理水資源和抗旱減災(zāi)決策等工作的基礎(chǔ)。對(duì)長(zhǎng)系列的地下水監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行分析整編，保證地下水資料的連續(xù)性和準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期地下水監(jiān)測(cè)資料的動(dòng)態(tài)管理，能在水利建設(shè)規(guī)劃、抗旱除澇、治沙防堿、地下水資源評(píng)價(jià)、地下水開發(fā)利用與保護(hù)等方面發(fā)揮重要作用，為全國(guó)地下水資源可持續(xù)利用提供重要的基礎(chǔ)保障，具有重要的生產(chǎn)和現(xiàn)實(shí)意義。

1 陜西地下水監(jiān)測(cè)資料整編現(xiàn)狀

陜西地下水監(jiān)測(cè)工作從1976年全面開展，已經(jīng)形成了較長(zhǎng)系列的相對(duì)完整的地下水監(jiān)測(cè)和分析資料，其地下水監(jiān)測(cè)資料整編工作大體可以劃分為三個(gè)階段:一是上世紀(jì)70年代末至90年代初，為起步發(fā)展階段，主要靠人工來完成;二是上世紀(jì)90年代至本世紀(jì)初，為弱化階段;三是2000年以后至今，為恢復(fù)、加強(qiáng)和提高階段。在地下水監(jiān)測(cè)工作起步發(fā)展階段，數(shù)據(jù)采集全部依靠人工完成，地下水監(jiān)測(cè)資料傳輸通過郵寄逐級(jí)送達(dá)，地下水監(jiān)測(cè)工作的時(shí)效性較差，每四、五年進(jìn)行一次全省范圍內(nèi)的地下水監(jiān)測(cè)資料整編工作。不僅效率低，時(shí)效性無法保證，而且受人為因素影響較大，成果質(zhì)量保證程度不高，影響了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)際應(yīng)用和成果轉(zhuǎn)化;地下水監(jiān)測(cè)工作處于萎縮階段，地下水監(jiān)測(cè)資料整編工作雖仍在堅(jiān)持開展，但由于經(jīng)費(fèi)問題等原因，整編成果沒有正式刊印;2000年以后，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和水利工作重心的轉(zhuǎn)移，地下水監(jiān)測(cè)資料整編工作得到了全面恢復(fù)和加強(qiáng)。計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫、地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀、自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)被廣泛應(yīng)用，地下水監(jiān)測(cè)資料采集傳輸更加順暢快捷，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、時(shí)效性、可靠性得到保證，資料整編技術(shù)方案得到進(jìn)一步完善，編制質(zhì)量和工作效率顯著提高。

2 傳統(tǒng)資料整編技術(shù)路線

地下水監(jiān)測(cè)資料整編的具體技術(shù)路線是:堅(jiān)持以水利部頒布的《地下水監(jiān)測(cè)規(guī)范》作為整個(gè)整編工作的主要技術(shù)依據(jù)。首先由縣(區(qū))地下水業(yè)務(wù)單位對(duì)地下水監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行考證和核對(duì)，并上報(bào)市級(jí)地下水業(yè)務(wù)單位，然后由市級(jí)地下水業(yè)務(wù)單位進(jìn)行數(shù)據(jù)校核并輸入數(shù)據(jù)分庫，最后以數(shù)據(jù)庫的形式上報(bào)匯入省局地下水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)總庫。省局利用地下水監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫為平臺(tái)，充分利用數(shù)據(jù)庫所具備的先進(jìn)功能，將地下水監(jiān)測(cè)資料年鑒的表格格式統(tǒng)一設(shè)置，再以電子表格形式自動(dòng)批量導(dǎo)出，按市別分別生成表格文件。在完成監(jiān)測(cè)資料整理、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、計(jì)算分析、編制排版的基礎(chǔ)上，形成地下水監(jiān)測(cè)資料整編初稿。然后組織各市地下水監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)單位專業(yè)技術(shù)人員召開監(jiān)測(cè)資料整編匯總會(huì)議，對(duì)前期地下水監(jiān)測(cè)資料整編過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行集中統(tǒng)一消化處理。具體工作中對(duì)各市進(jìn)行分組，以組為單位進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)復(fù)核，再進(jìn)行交叉校核。省局再組織各組進(jìn)行集中匯總，對(duì)有益的提議和不同的意見分別討論歸納，集中整改處理，最后形成統(tǒng)一意見。通過監(jiān)測(cè)資料整編匯總會(huì)，對(duì)存在的問題進(jìn)行集中處理，是目前進(jìn)行地下水監(jiān)測(cè)資料整編中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。根據(jù)地下水監(jiān)測(cè)資料集中整編會(huì)議形成的意見和建議，對(duì)前期整編初稿進(jìn)行修改完善，提請(qǐng)省局科學(xué)技術(shù)委員會(huì)審查。根據(jù)審查會(huì)專家組意見和建議，對(duì)整編成果再次進(jìn)行修改，形成資料整編定稿，并刊印成冊(cè)。

圖1 地下水監(jiān)測(cè)資料整編技術(shù)路線流程圖

3 監(jiān)測(cè)資料整編技術(shù)改進(jìn)過程

3.1 早期地下水信息管理系統(tǒng)(數(shù)據(jù)庫)的研發(fā)引進(jìn)

2001年與省內(nèi)高校聯(lián)合開發(fā)了陜西省地下水信息管理系統(tǒng)(數(shù)據(jù)庫)，首次實(shí)現(xiàn)了地下水監(jiān)測(cè)資料的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)化管理，將多年長(zhǎng)系列地下水監(jiān)測(cè)資料輸入到地下水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫，基本上建立了省級(jí)地下水信息管理系統(tǒng)。隨后，又給各市地下水監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)單位分批安裝了分庫，提高了地下水監(jiān)測(cè)資料管理水平，保證地下水監(jiān)測(cè)資料時(shí)效性和準(zhǔn)確性，也為地下水監(jiān)測(cè)資料的成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

3.2 地下水信息管理系統(tǒng)的優(yōu)化升級(jí)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)地下水監(jiān)測(cè)工作的要求也不斷提高，為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)監(jiān)測(cè)工作的現(xiàn)實(shí)需要，從2003年起，結(jié)合地下水監(jiān)測(cè)資料整編中存在資料手工輸入較多、年統(tǒng)計(jì)和月統(tǒng)計(jì)麻煩等一些現(xiàn)實(shí)問題，以提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和整編工作的效率為目的，對(duì)2001年地下水信息管理系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了地下水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以excel格式進(jìn)行自動(dòng)導(dǎo)入導(dǎo)出，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)庫的一些功能進(jìn)行了完善，可操作性明顯增強(qiáng)，與以前的手工輸入相比，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性得到保證，工作效率顯著提高。

3.3 加快地下水監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)研發(fā)

為滿足地下水監(jiān)測(cè)資料整編工作的需要，以加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)的分析、應(yīng)用為目的，在地下水信息管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加大了監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)的研發(fā)步伐。2006年與省內(nèi)高校聯(lián)合研發(fā)了地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)測(cè)報(bào)系統(tǒng)。該測(cè)報(bào)系統(tǒng)的投入使用，對(duì)地下水監(jiān)測(cè)信息管理和地下水監(jiān)測(cè)資料整編起到了很大的推進(jìn)作用。該系統(tǒng)通過監(jiān)測(cè)子站實(shí)時(shí)采集地下水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用GSM無線通信方式將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)測(cè)主站，主站通過對(duì)數(shù)據(jù)的匯集、加工和整理生成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)列表、報(bào)表和曲線圖等。在資料整編中只需對(duì)主站中的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)匯集、加工和整理就能生成各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)列表、報(bào)表和單井曲線圖等，并能自行設(shè)計(jì)好所需電子表格和格式，將采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)導(dǎo)入、導(dǎo)出，方便簡(jiǎn)捷。同時(shí)，該系統(tǒng)還能顯示、查詢和編輯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，生成資料整編所要求的地下水監(jiān)測(cè)站網(wǎng)一覽表、地下水監(jiān)測(cè)站基本信息情況表、月地下水埋深過程線圖、年地下水埋深過程線圖等。工作人員可以方便、及時(shí)、準(zhǔn)確和全面掌握地下水監(jiān)測(cè)要素的動(dòng)態(tài)變化情況，能夠迅速發(fā)現(xiàn)異常，如地下水動(dòng)水位造成的曲線拐點(diǎn)等情況，便于考證和修改。對(duì)于月最大值、最小值，年最大、最小值，年變幅等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算則更加方便、準(zhǔn)確。

4 資料整編方案及軟件框架

4.1 地下水監(jiān)測(cè)資料整編方案

按照水利部《地下水監(jiān)測(cè)規(guī)范》(SL183—2005)關(guān)于地下水監(jiān)測(cè)資料整編的規(guī)定，結(jié)合我省工作實(shí)際情況，提出地下水監(jiān)測(cè)資料整編技術(shù)方案。基本程序?yàn)?收集基本資料、考證資料準(zhǔn)確性;審核原始監(jiān)測(cè)資料;編制基礎(chǔ)成果表和相關(guān)圖件(包括編制地下水基本監(jiān)測(cè)站位置一覽表、五日站統(tǒng)計(jì)表、逐日站統(tǒng)計(jì)表、各市監(jiān)測(cè)站分布圖);編寫資料整編說明書;最后進(jìn)行成果的審核驗(yàn)收、存儲(chǔ)與歸檔。

4.2 計(jì)算機(jī)整編軟件技術(shù)框架

按照水利部《地下水監(jiān)測(cè)規(guī)范》(SL183—2005)關(guān)于監(jiān)測(cè)資料整編的規(guī)定，以及上述方案，提出地下水監(jiān)測(cè)資料計(jì)算機(jī)整編軟件技術(shù)框架。

4.2.1 地下水監(jiān)測(cè)資料整編系統(tǒng)組成構(gòu)架

地下水監(jiān)測(cè)資料整編系統(tǒng)主要由監(jiān)測(cè)站基本信息數(shù)據(jù)庫、水位監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫、水質(zhì)監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫、水溫監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫、開采量監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫和圖件信息(GIS)數(shù)據(jù)庫六大部分組成。目的是要實(shí)現(xiàn)地下水監(jiān)測(cè)資料自動(dòng)采集、數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)管理、資料自動(dòng)整編、監(jiān)測(cè)資料應(yīng)用轉(zhuǎn)化等功能。

4.2.2 各數(shù)據(jù)庫功能及監(jiān)測(cè)資料整編流程

1)監(jiān)測(cè)站基本信息數(shù)據(jù)庫。監(jiān)測(cè)站基本信息數(shù)據(jù)庫是整個(gè)資料整編6個(gè)基本信息數(shù)據(jù)庫中最基礎(chǔ)的。它的基本功能是對(duì)全省地下水監(jiān)測(cè)站的基本信息進(jìn)行統(tǒng)一動(dòng)態(tài)管理。具體功能有地下水監(jiān)測(cè)站基本信息的自動(dòng)錄入、考證和編輯。監(jiān)測(cè)站基本信息有編號(hào)、位置、布設(shè)的時(shí)間、監(jiān)測(cè)的類別項(xiàng)目、監(jiān)測(cè)的方式、測(cè)具的檢定和井深高程等。技術(shù)人員利用數(shù)據(jù)庫對(duì)錄入的這些基本信息進(jìn)行分析、整理，利用導(dǎo)出功能自動(dòng)生成監(jiān)測(cè)站基本信息一覽表，同時(shí)還可以在圖件信息庫中自動(dòng)生成地下水監(jiān)測(cè)站網(wǎng)布設(shè)圖。

2)地下水水位信息數(shù)據(jù)庫。地下水水位信息數(shù)據(jù)庫是整個(gè)監(jiān)測(cè)資料整編軟件中一個(gè)重要的管理軟件，它的功能是對(duì)地下水水位信息進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理。水位信息數(shù)據(jù)庫與各個(gè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站聯(lián)系緊密，對(duì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀上報(bào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)保存和歸檔。技術(shù)人員可以利用地下水水位信息數(shù)據(jù)庫對(duì)原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的校核、合理性分析及數(shù)據(jù)修訂等編輯工作，對(duì)資料進(jìn)行自動(dòng)插補(bǔ)和數(shù)值月統(tǒng)計(jì)和年統(tǒng)計(jì)，最終達(dá)到地下水位資料整編的目標(biāo)，自動(dòng)生成地下水水位監(jiān)測(cè)資料成果表。

3)地下水水質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫。地下水水質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫將自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀采集的水質(zhì)信息入庫保存，對(duì)原始資料進(jìn)行審核、數(shù)據(jù)合理性分析和數(shù)據(jù)修正，再按照SL219—98規(guī)范中關(guān)于水質(zhì)資料整編的要求生成成果表。

4)地下水水溫信息數(shù)據(jù)庫。地下水水溫信息數(shù)據(jù)庫對(duì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀實(shí)時(shí)采集的水溫?cái)?shù)據(jù)自動(dòng)入庫保存，再按照《地下水監(jiān)測(cè)規(guī)范》對(duì)水溫資料整編的要求，利用數(shù)據(jù)庫程序?qū)υ假Y料進(jìn)行審核、對(duì)可疑的數(shù)據(jù)按缺測(cè)對(duì)待不進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)對(duì)水溫值的合理性進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)修正，進(jìn)行數(shù)值年統(tǒng)計(jì)，對(duì)年平均水溫值、年最高、年最低水溫值及發(fā)生的月份、年內(nèi)水溫變幅、當(dāng)年末與上年末的水溫差等利用數(shù)據(jù)庫程序自動(dòng)計(jì)算校核并導(dǎo)出地下水監(jiān)測(cè)水溫成果表。

5)地下水開采量信息數(shù)據(jù)庫。地下水開采量信息數(shù)據(jù)庫主要針對(duì)地下水開采量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和數(shù)理分析，通過對(duì)采集的開采量進(jìn)行數(shù)據(jù)合理性分析和修訂，再進(jìn)行數(shù)值年統(tǒng)計(jì)，主要利用數(shù)據(jù)庫程序?qū)尉蚓耗觊_采量、年內(nèi)最大、最小月開采量及其發(fā)生的月份進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、分析和計(jì)算。對(duì)無缺測(cè)資料的進(jìn)行年完全統(tǒng)計(jì)，自動(dòng)導(dǎo)出完全統(tǒng)計(jì)表格;對(duì)單井缺測(cè)一月或單站年開采量不完全統(tǒng)計(jì)少于相關(guān)總監(jiān)測(cè)井群站總數(shù)的20%的情況，都按照程序自動(dòng)進(jìn)行年不完全統(tǒng)計(jì)。最終實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水開采量進(jìn)行自動(dòng)化、系統(tǒng)化管理和資料整編。

6)圖件信息(GIS)數(shù)據(jù)庫。圖件信息數(shù)據(jù)庫是以其它五個(gè)數(shù)據(jù)庫為依托的一個(gè)圖件轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，主要以地理信息庫為基礎(chǔ)，將GIS功能融入數(shù)據(jù)庫，以資料整編系統(tǒng)為基本操作平臺(tái)，將監(jiān)測(cè)站基本信息數(shù)據(jù)庫、水位信息數(shù)據(jù)庫、水質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫、水溫信息數(shù)據(jù)庫和水量信息數(shù)據(jù)庫中的基本數(shù)據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)化成各種整編要求的成果圖，如:監(jiān)測(cè)站月地下水埋深過程線圖、月地下水過程線比較圖、年地下水埋深等值線圖、年地下水埋深過程線比較圖、地下水水位年際變幅圖、地下水水化學(xué)類型分區(qū)圖、監(jiān)測(cè)站網(wǎng)一覽表等基礎(chǔ)圖件，并能具有查詢、修正和打印輸出功能。地下水監(jiān)測(cè)資料計(jì)算機(jī)整編軟件技術(shù)框架見下圖2。

圖2 陜西省地下水監(jiān)測(cè)資料計(jì)算機(jī)整編軟件技術(shù)框架圖

5 結(jié)語

目前，陜西省建成了覆蓋全省的地下水監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫并初步建立了區(qū)域性地下水自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，有力地推動(dòng)了地下水監(jiān)測(cè)資料整編工作的開展。利用它能滿足資料整編工作所需的資料錄入、導(dǎo)出、查詢、編輯等功能，完成資料整編中所要求的各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)列表、報(bào)表和單井曲線圖等，但在解決多站技術(shù)問題以及年地下水位埋深圖、變幅圖的編繪等問題上目前還沒有實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)生成處理功能;缺少對(duì)降水、蒸發(fā)、地下水開采量等動(dòng)態(tài)影響因素的統(tǒng)計(jì)和分析，沒有進(jìn)行地下水動(dòng)態(tài)成因的綜合分析和說明;對(duì)降水、開采量等多因素動(dòng)態(tài)影響分析自動(dòng)程序操作功能等，還有待探索和完善，以全面提高地下水監(jiān)測(cè)資料整編技術(shù)水平和工作質(zhì)量。

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B

1004－1184(2013)05－0077－03

2013-06-03

劉濤(1983-)，男，陜西隴縣人，助理工程師，主要從事地下水資源管理和保護(hù)工作。