现代水文信息技术在水情遥测中的应用分析

杨 光

(辽宁省锦州水文局，辽宁 锦州 121000)



现代水文信息技术在水情遥测中的应用分析

杨 光

(辽宁省锦州水文局，辽宁 锦州 121000)

水文作为我国防汛抗旱的重要指导工作，其一直以来受到国家和地区相关部门的高度重视。尤其是2011年中央一号指导文件的出台，将大部分目光聚焦到我国水利事业中。因此，正是在这种背景下，我国现代水文技术得到创新发展。对此，文章将重点以我国辽宁省为例，对现代水文信息技术在水情遥测中的实际应用过程进行分析。

辽宁省；水文信息技术；水情遥测；应用分析

辽宁省地处我国东北地区，因其独特的地理区域特点以及气候特点导致其水旱灾害频繁发生。据辽宁省水文监测数据统计结果显示，该省平均每六年发生一次洪水灾害，每两年发生一次干旱灾害。因此，长期以来，水旱等自然灾害成为严重制约辽宁省经济、社会快速、持续发展的关键因素之一[1]。而对于从事防汛、抗旱水情工作的相关技术人员而言，积极将江河以及水库中的雨、水情和土壤墒情等相关信息要素时空分布特征，通过信息传输方式发布给公众，能够科学预测自然灾害以及水文信息。

1 现代水文信息技术在水情遥测应用中的必要性分析

文章在研究分析之前，通过了解辽宁省现阶段的水文工作，发现在信息采集方面以及信息传输和信息发布及信息决策等方面依然存在一定的不足。具体而言：①该地区在现代水文信息采集方面墒情站基础设备缺乏，对信息预测以及发布及时性和准确性造成了严重影响；②在实际信息传输采集过程中，水文站一直采用传统的称重法进行数据观测，既费时又费力，而且全省墒情遥测站较少，其它相关测站更是较为缺乏。无法满足现阶段辽宁省旱情以及水情监测信息数据分析与发布的需求；③委托观测员的实际业务素质能力较为低下，因此对水文监测站的相关数据采集造成了严重的影响；④当地的水文站没有科学将移动观测点与固定观测点相结合，在抗旱水情信息自动化监测以及采集方面依然存在一定的技术缺陷[2]。

其次，在信息传输方面，该地区现代水文信息的检测以及传输，通常采用普通电话技术以及语音技术，从而导致分信息中心的信息通道堵塞。同时，也严重影响了水文信息监测与遥测的实效。通过了解发现，监管该地区部分信息采集的分中心采用现代公用交换数据网(X.25)进行水文信息的采集与发布和传输，但是这一技术并没有得到大面积的应用、实施与推广[3]。

尤其是在现代水文信息的发布方面，当地抗旱水情相关信息资源的共享十分困难。在此过程中，当地水文监测站点主要通过各种纸质报表向防汛抗旱部门进行信息发布与传输。因此，基于上述应用现状分析，对于现阶段的辽宁省而言，在水情遥测过程中依然采用传统技术方式进行，因此难以满足当前社会发展需要与水文遥测的技术实施要求。对此，文章将围绕辽宁省实际，设计一种现代水文信息系统，以此科学进行水文信息的遥测。

2 水情遥测中现代水文信息技术系统的设计及实现

2.1 现代水文信息技术系统总体设计思路

随着互联网以及物联网和信息技术的快速融合发展，大型的数据库以及地理信息系统(GIS)及全球定位系统(GPS)等现代信息技术在水利行业中也得到了全面应用，由此为区域间整合各种水情信息资源以及建立旱情及水情信息遥测系统奠定了坚实的基础。文章按照总体设计以及独立、协作运行的思路，构建了一种4个有机联系的子系统，从而科学实现了辽宁省水情信息的自动采集以及实时传输和综合分析、网上发布等[4]。

2.2 现代水文信息采集系统的子系统设计及实现

在水情信息采集过程中，文章主要基于以下2个原则进行信息采集子系统的设计，尽可能将地表水以及大气降水和地下水、土壤水等相关水情信息的观测纳入同一个数据信息遥测站中，从而建立科学的评价体系；在信息采集系统设计过程中，尽可能将信息测报点设置于水文站内，从而保证当地水文信息收集监测的实效性，减少成本投入[5]。

与此同时，加强了墒情监测站点的数据采集工作以及数据监测站网的布设，考虑到辽宁省今后水文工作实际发展需要，在易旱地区每县区至少布设多个信息监测站点，对原有的46个站点进行技术改造以及恢复建设；另外还新增设信息遥测站点31站，因此总站点合计77站，以此有效满足当地现代水文信息的遥测技术要求。完善相关信息监测站点设施之后，应着重对现代水文信息监测站点的河道径流量以及降水量和土壤墒情还有地下水位、水气蒸发量等信息进行监测。信息观测时间为每年的2月1日-10月1日，在监测技术方法选择方面，对于移动监测点技术手段的选择，应该在固定墒情设备监测基础上，通过手持型的全球电位技术系统，科学确定移动监测点的相关水文信息数据。固定墒情站的信息监测收集，采用自动化方式，结合高精度数据传感技术，利用现代土壤测熵仪进行数据信息的测量。

2.3 现代水文信息实时传输系统的子系统设计及实现

辽宁省现代水文信息实时传输系统的子系统主要分为测站中心以及分中心及省中心和部委四大信息传输模块。文章在子系统设计过程中，主要在测站分中心配备了现代水文信息智能传输机，该系统设备不仅具有良好的信息查询功能，而且能够离线对相关水文信息进行编辑，同时展开水文情况播报和信息的一键发送；另外，该信息系统具有56KB的存储技术功能，通过与测站分中心的语音卡进行联合使用，因此避免了信息传输分站传统水文信息储输通道严重堵塞的问题出现，用户只需将手机SIM卡科学植入测站分中心信息接收设备端以及信息发送设备端，系统即可通过手机信息方式，将辽宁省各区域河道水位以及地下水位和降水量、土壤墒情等相关水文信息传输至信息遥测站[6]。

在省中心，主要利用水情信息计算机广域网，通过同步X.25的分组数据交换技术，以及利用防汛微波干线组成的局域网。在Internet广域网拨号技术基础上，就可对系统中相关的水情信息进行传输。因此，这一设计理念使辽宁省现代水文遥测站的信息采集、传输实现了无人值守。如图1所示，为现代水文信息实时传输系统的子系统设计及实现过程。

图1 水文信息实时传输系统的 子系统设计及实现过程表1 水情遥测中现代水文信息技术系统的实现

传统方式现代方式信息采集人工观测信息移动巡测以及人工观测和自动遥测为一体信息传输普通电话+语音卡、电信局电报现代水文信息智能传输机+语音卡GSM,手机短信、防汛微波干线遥测站点测站-分中心测站———分中心子系统设计X.25广域网拨号(分中心-省中心)X.25广域网、局域网拨号(分中心-省中心)

2.4 现代水文信息系统的数据库子系统设计及实现

水文信息数据是准确反映辽宁省水文工作情况的重要依据。因此，为了有效满足当地现代水文工作的基本要求，在现代水文信息技术遥测过程中，要以防汛抗旱为基本任务，尤其是在现代水文信息系统数据库建设过程中，应该采用现代计算机技术以及通过良好的网络环境和性能优良的硬件设备，以此结合当地的水文基础资料，通过对相关信息的加工处理，以此满足当地防汛抗灾部门水文信息化工作的实际需求[7]。因此，数据可操作系统要基于MicrosoftSQLServer2000关系型数据库技术以及Windows2000Server(SP1)技术进行集成化设计，以此确保当地现代水文遥测技术系统具有可靠性以及可扩展性和可维护性、开放性等特征。

2.5 现代水文信息查询系统的子系统设计及实现

除了上述信息采集以及信息传输子系统之外，省中心在网络数据库和1:25万数字化的矢量电子地图基础上，以C/S和B/S混合结构开发了辽宁省抗旱水情信息系统。在地理信息在线实时查询中，主要以Web技术为核心，通过实时动态的动画，能够准确及时对当地水情信息以及旱情信息和气象信息甚至灾情信息等进行查新和浏览。在此过程中，利用此信息技术系统，可以将相关水情遥测信息集成到一个系统中，以此自动生成报表以及打印信息[8]。同时，还可对降水信息数据以及水库水情和土壤的干旱程度等进行实时对比分析等，从而为各级部门进行网上防汛会商以及旱情和水情决策部署提供了重要的参考信息。具体而言，基于现代水文信息技术的水情遥测系统在实际运用过程中具有如下功能：

1)基于WebGIS技术，能够通过电子地图进行在线数据查询。WebGIS技术是Internet技术以及GIS技术相结合的产物。随着近年来Internet技术的快速发展，这一技术已经成为一种高效的信息传输与发布技术，其能够与GIS技术相结合，从而通过准确的数据信息可以对区域水文信息进行遥测分析以及对水文要素等进行综合，从而使抗旱过程以及防汛过程变得更为便捷，技术人员只需要通过浏览器对WWW中的任意一个节点的信息进行访问，就可及时获得水文遥测数据信息[9]。

2)基于网络数据库技术，可以实现水情遥测信息的实时共享。现代水文信息系统主要按照水情遥测网络数据库开放结合互联的网络协议标准，通过利用SQL语言，对数据库中的所需信息进行访问调取，即可准确了解当前区域水文工作的现状。

3)基于动态交互的网页技术，可以与用户进行友好交互。在实际操作应用过程中，Internet用户通过对相关网页中的功能模块子菜单进行点击，就可对相关信息命令进行检索和查询。在此过程中，水情遥测信息数据库可与Web服务器进行实时在线通信，以此通过信息图表方式，直接显示系统的实时查询信息。在信息数据的描述方面，通过可视化技术以及动画技术，能够对蓄水量以及水流量和水库实时水位及河道水位等具体变化情况进行动画展示，从而通过多维角度，直观显示水情遥测的相关信息[10]。

3 结 语

综上所述，随着信息技术以及微电子技术和物联网技术等不断发展，以高性能、智能化以及集成化为核心功能的硬件主体，为我国水利行业信息监测分析以及传输、收集等奠定了重要的技术基础。同时，其对水利现代化也提出了更高的技术要求，鉴于辽宁省水旱灾害频繁发生的现状，文章构建了一种基于现代水文信息技术的抗旱水情遥测系统，实现了对该省多个区域水情信息的遥测以及监测和信息传输、信息发布等，从而为当地旱情现状分析以及旱情水情预测及制定抗旱减灾、相关紧急预案等，提供了及时、准确而科学的信息技术支持。

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[7]张建云，宋晓猛，王国庆，等.变化环境下城市水文学的发展与挑战——I.城市水文效应[J].水科学进展，2014(04)：594-605.

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[10]罗蔚.变化环境下鄱阳湖典型湿地生态水文过程及其调控对策研究[D].武汉：武汉大学，2014.

1007-7596(2017)01-0131-03

2016-12-30

杨光(1983-)，男，辽宁锦州人，工程师，从事水文水资源勘测、整编、管理工作。

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