水文水资源信息管理系统(wiski)综述

'水文水资源信息管理系统（WISKI）综述颜秉龙1，谢悦波1，谭雪梅2(1.河海大学水资源环境学院，江苏南京210098;2.河海大学环境科学与工程学院，江苏南京210098）摘要：WISKI是集水资源管理、监测、规划，水文信息采集、传输、处理、发布于一体的水文水资源信息管理系统。结合WISKI在我国上海浦东及其他国家的应用，着重介绍了系统的组成及特点，论述了我国引入该系统的必要性。关键词：水文水资源；信息管理系统；一体化；WISKI水情信息是水资源评价和开发利用、防汛抗旱、流域模拟、水资源保护等重要工作的基础。水文水资源信息管理系统（以下简称WISKI）是由德国KISTERS公司开发的集水资源管理、监测、规划，水文信息采集、传输、处理、发布于一体的水文软件平台。WISKI能对不同的水文参数进行处理，其数据库可以作为全流域甚至全国范围内的水文档案库，能够为不同水利部门提供各种信息支持，从而实现水利建设工作管理和决策的信息化、科学化和智能化。WISKI采用模块化结构，结构层次分明，具有良好的可扩展性、可维护性、可操作性和先进性，经过近20年的开发及在十几个国家的应用，WISKI已发展成为一个比较完善的软件系统。-9- 图1WISKI主界面1.WISKI系统组成WISKI主要以WISKI水文数据处理及分析管理子系统为基础，在此基础上可以添加BIBER（流量的测量与计算）模块、SODA（实时数据采集）模块、SKED（水位流量关系编辑）模块、DIGIT（图形数字化）模块、WEB（网络信息发布）模块等模块，以扩展相应功能。各个模块具有很强的独立性，用户可根据需要定制模块。1.1WISKI水文数据处理及分析管理子系统该子系统是WISKI的核心部分，可以单独使用。作用：（1）对基本数据进行管理-9- 基本数据主要为测站基本数据，分为两类。一类为涉及站点使用的基本数据（如测站位置，测站类型，测站施测的水位、降水量等水文参数），一类为关于时间序列的特殊参数信息（如在WISKI中生成一个新站点的时候，可以使用已存在的站点作为模板。参数、时间序列、原点、合理性检查和报表会自动生成）。用户可以根据自己的权限对基本数据进行相应管理。（2）对水文时序数据（连续性水文参数数据）进行管理包括对水文时序数据进行合理性检查、编辑、特征值计算、分析评价及报表发布。①数据输入合理性检查数据输入后，系统可自动对时序数据进行合理性检查。输入数据的合理性检查包括：完整性检查、利用条件自动拟合鉴别数据偏差、最小/最大值检查、最小/最大斜率检查、公式定义的合理性检查、周期性合理性检查、与其他时序数据比较进行检查。②时序数据编辑用户可以直接在时序数据图形上（平移、拉伸）或时序数据表格上（修改、复制、粘贴等）进行编辑（如图1-2），也可以对时序数据设置公式或设置限定条件。-9- 图2时序数据编辑（左为图形方式，右为表格方式）对于有数据间隙（因种种因素缺测或少测）的时序数据，系统提供有多种方式对数据间隙进行插补：拷贝其他时序的数据进行插补、用常数插补内插、用线性插值法插补内插、用样条插值法插补内插、用已有的水位～流量或流量～水位关系对水位或流量进行插补内插、用公式插补内插（例如，非线性公式、回归公式）、通过相关图对两站间的关系进行分析插补。数据保护。系统可定义不同级别用户涉及数据的行为层次，而且对数据的存取设置限制（例如，READ、WRITE、NOACCESS）。除此之外，系统还可以限制用户对某些参数或测站组的存取。③特征值计算-9- 可计算时序数据的平均值、总值、最大值、最小值以及通过自定义算法推求所需要的特征值。通过自动计算得出的特征值可单独存储在一个时间序列中，也可存储在已存在的时序中，以方便与已有时序数据进行比较。④数据分析评价系统可以对时序数据进行历时曲线分析、交叉分析、自相关分析及极值统计分析，极值分析有助于分析洪水和枯水事件。另外，趋势分析也正在研发之中。由此，可以根据用户定义的阈值或者通过均值乘法对极值进行分类选择。筛分后的极值存储在一个时间序列当中，可以由列表或图形显示。可以对极值时间序列进行统计评价计算。洪峰流量统计部分提供有分布函数（如Pearson－3、LogPearson－3、Gamma、Weibull等）和点绘位置。可以对年最大值进行评价，并将其存入与其他任何参数相关的峰值时间序列。系统提供了根据历年或水文年来创建年时间序列的功能。另外，可以根据计算规则，通过定义一个单独标准，对洪峰数据进行选择。由于洪峰流量存储在一个单独的时间序列当中，因此，它们可以通过任何图形形式呈现出来。在实际应用中，合理性检查及分析评价功能对确保数据的质量十分有效。⑤时序数据报表发布系统可为所有水文参数提供标准报表，包括年列表、月列表以及与德国水文年鉴相关的专门报表，也可通过系统的SeagateCrystal（报表生成工具）由用户自定义报表格式。所有报表都可转换为多种文件格式（如MSEXCEL、MSWORD、HTML、email附件等）。（3）通过WSP(服务管理工具)链接其他应用系统-9- WSP可以对外部应用系统提供自动的数据共享，还可以执行用户其他应用系统。外部应用系统（如网络应用系统）可以通过WSP接口对WSP进行控制。数据可以通过文件自动输出系统进行共享，既可以传入其他服务器，也可以通过电传或email进行发送。1.2其他模块（1）BIBER（流量的测量与计算）模块作用：测量流速、大断面等测流信息并进行流量的计算或输入已有测流信息进行流量的计算，对所得流量进行管理。工作方式：测流时，BIBER首先从WISKI数据库得到如测站站名、测流仪信息、大断面、校正曲线等基础资料。利用已有资料，确定垂线位置，指导测流仪器使用各种测流方法（如一、二、三、五、六、十一点法）和校准方法测流。流量计算时既可采用流速面积法、按照德国《水位、流量测量手册》中的方法进行计算，也可以根据已有的水位流量关系曲线进行推流。可以利用WISKI数据库中的历史流量对所得流量进行评价。所得流量存入WISKI数据库，可以由其他模块共享，也可以用来进行水位流量关系曲线编辑。（2）SODA（实时数据采集）模块作用：对水位、雨量等水文参数进行遥测及数据传送。工作方式：SODA通过网络（Internet或Intranet）将实测数据发至远端接受计算机，SODA的软件控制器能保证数据传输可靠、高效。-9- （3）SKED（水位流量关系编辑）模块作用：创建、编辑水位流量关系线，并利用已有水位流量关系线和水位数据生成相应流量数据。工作方式：WISKI水文数据处理及分析管理子系统可以将SKED中的所有处理步骤与各类信息结合在一起。SKED可以在WISKI数据库中直接运行，因此可从数据库中提取所有需要的信息来开发水位流量关系线、生成新数据。（4）WEB（网络信息发布）模块作用：通过网络发布水文数据。工作方式：此模块可以通过服务器集成到现有的网络站点当中，需要发布的数据可以通过WISKI服务提供工具（WSP）传送到WEB模块。2.WISKI主要特点实现了水文信息采集、传输、处理、发布的一体化，消除了为实现相应功能而应用几套不同软件所带来的种种不便之处。具有很高的自动化程度，大大提高了工作效率。高度灵活的模块化结构，使系统可适合各种应用要求，便于系统进行升级改造。以智能化的时间序列方式管理水文数据，系统能够自动对水文数据进行检查、插补、分析，方便对数据进行管理。基于国际标准的分析工具，WISKI的SKED模块支持各种国际标准的水位流量过程线模式，在同领域内处于全球领先水平。-9- 系统数据库基于客户机/服务器模式和关系型数据管理系统(RDBMS)，支持所有大型关系式数据库：如Oracle、Sybase、MS-SQL，并能有效确保数据的安全性。系统具有很好的通用性，已被20多个国家广泛应用，在全球拥有2600多用户，适用于多种流域下垫面及气候条件。3.WISKI在国内外的应用情况在欧洲，WISKI拥有众多用户。瑞典水文气象局已经将WISKI用作瑞典全国的水文信息系统进行水文气象数据存储、校正和分析，负责有关气象、水文和海洋信息的监测和预报。德国水务管理局将WISKI用作德国全国的分布式水文信息系统，用于向各关系数据库传输和存储河道和潮位站的水位信息。在英国，整个英格兰和威尔士水利系统都利用WISKI系统采集、处理和分析水文监测数据，WISKI数据库作为英格兰和威尔士的水文档案库，是水资源规划、防洪决策以及流域模拟的基础。在我国，上海浦东水文水资源管理署利用WISKI对该署下属的三个水位测站进行遥测、数据自动存数据库、分析插补数据、实时显示，推求流量过程线等，取得了良好的效果，受到了用户的好评。4.我国引入WISKI的必要性-9- 目前，我国的水文水资源信息管理系统尚处于发展阶段，普遍存在自动化程度不高、通用性、易操作性差等问题。如果我国能引进具有世界领先水平的WISKI系统，合理地利用国外成熟的先进技术，将能为我国各级水利部门节省大量的用于开发各自信息系统的人力物力，也可以避免走弯路以及低水平的重复开发。更重要的是，我国相关水利部门可以利用世界领先的、成熟的先进技术，大大提高国内相应软件的研发能力及水文基础部门的管理水平，以最小的风险使我国的水文水资源信息管理系统达到国际水平。TheSummaryofHydrologicalandWaterResourcesInformationManagementSystem(WISKI)YANBing-long1,XIEYue-bo1,TANXue-mei2(1.CollegeofWaterResourcesandEnvironment,HohaiUniv.,Nanjing210098,China；2.CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,HohaiUniv.,Nanjing210098,China)Abstract：WISKIisahydrologicalandwaterresourcesinformationmanagementsystemthatintegrateswaterresourcesmanagement,monitoring,planningandhydrologicaldatacollection,transmission,handling,dissemination.WiththeapplicationinPudongShanghai,Chinaandsomeothernations,thisessayemphasizestointroduceWISKI"scomposingandcharacterandstatethenecessityofitbeingintroducedintoChina.Keywords：Hydrologyandwaterresources;Informationmanagementsystem;Integrative;WISKI作者简介：颜秉龙，山东省青岛市人，男，汉族，现就读于南京河海大学水资源环境学院，硕士研究生，主要从事水文信息采集与处理方面的研究。联系方式：南京市西康路1号464信箱，邮编：210098；TEL:(0)13524627508,(021)35054999-1716Email:yanbinglong@sina.com,yanbinglong@mailsvr.hhu.edu.cn-9-'