洪水預(yù)報系統(tǒng)-金水

實用標(biāo)準(zhǔn)文檔4.7洪水預(yù)報系統(tǒng)綜合考慮招標(biāo)書中的需求，我們推薦使用“中國洪水預(yù)報系統(tǒng)”作為本項目中的洪水預(yù)報軟件?！爸袊樗A(yù)報系統(tǒng)”是在財政部和國家防辦的支持下，由水利部水利信息中心聯(lián)合國內(nèi)其他單位研制開發(fā)的洪水預(yù)報軟件。系統(tǒng)結(jié)合我國的實際情況，基于統(tǒng)一的實時水情數(shù)據(jù)庫、預(yù)報專用數(shù)據(jù)庫和客戶/服務(wù)器環(huán)境，采用規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、先進(jìn)的軟硬件環(huán)境及模塊化、開放性結(jié)構(gòu)，建立常用預(yù)報模型和方法庫，能方便地加入新的預(yù)報模型，快速地構(gòu)造多種類的預(yù)報方案，具有人工試錯和自動優(yōu)選相耦合的模型率定系統(tǒng)，可用圖形和表格方式干預(yù)任何過程的實時交互預(yù)報系統(tǒng)，提供通用的數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊和常用的實用模塊，以及完整的預(yù)報系統(tǒng)管理功能。系統(tǒng)具有通用性強(qiáng)、功能全面、操作簡便等特點，完全可以滿足招標(biāo)書中關(guān)于洪水預(yù)報軟件的要求。洪水預(yù)報關(guān)鍵技術(shù)要建設(shè)方便實用，預(yù)報精度滿足要求的洪水預(yù)報系統(tǒng)，我們認(rèn)為需要解決以下關(guān)鍵技術(shù)：1）預(yù)報模型庫的建立預(yù)報模型是預(yù)報系統(tǒng)的核心，預(yù)報系統(tǒng)各模塊均是圍繞預(yù)報模型而開發(fā)，通用的洪水預(yù)報系統(tǒng)必具有通用的預(yù)報模型庫，目前在實時洪水預(yù)報方面，比較實用的是確定性概念模型，按照模擬的對象不同可分為河道匯流模型、流域產(chǎn)流模型、流域匯流模型、經(jīng)驗?zāi)Ｐ偷?。預(yù)報模型庫要解決以下問題：一是通用的預(yù)報模型庫標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口。模型所需數(shù)據(jù)包括輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)、模型參數(shù)、模型狀態(tài)等，不同種類模型需要不同種類數(shù)據(jù)，能否設(shè)計提出一通用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口是建立預(yù)報模型庫的關(guān)鍵；二是預(yù)報模型庫的管理，主要是預(yù)報模型的調(diào)用、運行，以及修改和刪除等功能；三是用戶可任意在預(yù)報模型庫中增加所開發(fā)的模型，即預(yù)報模型庫具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。2）預(yù)報方案的構(gòu)建文案大全實用標(biāo)準(zhǔn)文檔預(yù)報方案是對預(yù)報目標(biāo)的具體實現(xiàn)，是預(yù)報模型在模擬區(qū)域的具體應(yīng)用。預(yù)報方案應(yīng)包含預(yù)報對象、預(yù)報要素、根據(jù)站點、選用模型、模型參數(shù)、方案評定等。由于預(yù)報對象所處的河段、流域和洪水千差萬別，根據(jù)站點類別、信息種類不同，造成預(yù)報方案因預(yù)報對象不同而不同，因此提出一通用的構(gòu)建技術(shù)構(gòu)建不同的預(yù)報方案是問題的關(guān)鍵。3）通用的模型參數(shù)率定參數(shù)率定好壞直接影響到預(yù)報方案的精度。模型參數(shù)率定工作要求的專業(yè)性很強(qiáng)，需要具有深厚的相關(guān)理論知識和實踐經(jīng)驗，。解決的關(guān)鍵在于開發(fā)出人工試錯和自動優(yōu)選相耦合，多模型、多參數(shù)自動優(yōu)選，友好的率定平臺，使系統(tǒng)能簡便、快捷、高效地完成模型參數(shù)率定工作。4）實時交互式預(yù)報預(yù)報員的豐富經(jīng)驗及綜合分析是提高預(yù)報精度的保證。實時交互式預(yù)報就是把過去只能由預(yù)報員人工進(jìn)行的洪水預(yù)報結(jié)果的綜合分析功能納入到洪水預(yù)報系統(tǒng)，依據(jù)有經(jīng)驗的預(yù)報員的分析、確定預(yù)報的思路來建立對預(yù)報結(jié)果進(jìn)行交互分析的基本模式。其關(guān)鍵問題在于能否把預(yù)報員的各種綜合分析手段以計算機(jī)人機(jī)交互界面的方式表現(xiàn)，使預(yù)報員方便地進(jìn)行交互分析?！爸袊樗A(yù)報系統(tǒng)”在涉及時對以上關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究，并分別實現(xiàn)了有針對性的解決方案。洪水預(yù)報流程洪水預(yù)報流程大體分為兩大步驟：1）制作預(yù)報方案根據(jù)預(yù)報任務(wù)，及時收集降雨、蒸發(fā)、水位、流量等有關(guān)資料，根據(jù)洪水的形成規(guī)律和特點，建立由當(dāng)前采集的水文信息推算未來洪水大小和出現(xiàn)時間的一整套計算方法，即洪水預(yù)報方案，例如降雨徑流預(yù)報方法中的產(chǎn)流預(yù)報方案和匯流預(yù)報方案。為了保證預(yù)報精度和可靠性，必須對制作的預(yù)報方案按允許誤差標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評定和檢驗。2）進(jìn)行作業(yè)預(yù)報文案大全實用標(biāo)準(zhǔn)文檔對正在發(fā)生洪水的地區(qū)進(jìn)行水文氣象觀測，并通過報汛設(shè)備傳送到預(yù)報中心,運行制作好的預(yù)報方案分析計算即將發(fā)生的洪水大小、出現(xiàn)時間等，并及時提供給防汛指揮部門、社會公眾，為抗洪減災(zāi)決策提供科學(xué)依據(jù)。為了提高預(yù)報制作的時效性和預(yù)報成果的精度，常常把遙感、遙測、信息傳輸和計算機(jī)運算聯(lián)成一個系統(tǒng)，由計算機(jī)根據(jù)實測數(shù)據(jù)直接按存儲的實時預(yù)報方案程序自動算出預(yù)報結(jié)果?？傮w預(yù)報流程如下圖所示:[一投梅鵬年⑵*谷視(3)IH[一投梅鵬年⑵*谷視(3)IH川管理工耨甲叁出庫IH*的盤脫I夷時數(shù)據(jù)庫 2所史毀根庫里他用信。系統(tǒng)4計H機(jī)網(wǎng)寶/H柞?>II"---..],我時寄料外析虻理 '<I)宣惜,等時肚北｛口而南曉外厚心)叫W仔帕，時理2.惟抵“宴居行\(zhòng)力濕透齊、林人的插出現(xiàn)以)界而表現(xiàn)、后白管布林出口式前揖J 制作U輯方室「歷史宙劇分析處理(1)一皓、呼時自北C2J畫面腦汁季 .(3)過據(jù)汴情、情理士常出方案W建 /(1>箱M，柢蠟咕上選感(2)投重升時，邊界芾什閑家I3-椅足并改率定口￥的坨位、口保稀淡式用：I3J人工前耕，自洋怛或\4國孤行*管理 \方富.由鼓疔曲、悴改.運行小J文件M名■■存W 門)實時IKiEiB互守所/仆)東來由恩窗請.如把/ 能眼交互分折/ (口史時校正/ (.5)步才窠.多植取對比分析K/ 1,便批成果管理成果世犯，址布，X圖4.7.1洪水預(yù)報流程圖4.7.3系統(tǒng)功能描述4.7.3.1系統(tǒng)管理系統(tǒng)管理提供用戶管理、模型管理、方案管理、水位流量曲線、自動預(yù)報、站點管理、圖層管理、預(yù)報數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)庫設(shè)置等功能。1)用戶管理用戶分為系統(tǒng)管理員用戶和預(yù)報員兩種角色類型，用戶必須登陸且通過系統(tǒng)認(rèn)證才能使用本系統(tǒng)。用戶管理提供修改密碼、修改用戶名、增加用戶、刪除用戶等功能，其中增加用戶、刪除用戶只有系統(tǒng)管理員才有權(quán)限進(jìn)行操作。系統(tǒng)示例界面如下圖所示：文案大全

實用標(biāo)準(zhǔn)文檔圖07.2用戶管理界面示例圖2）模型管理模型管理用于對預(yù)報系統(tǒng)中使用中的模型進(jìn)行管理，提供增加模型、刪除模型、保存模型等功能。系統(tǒng)支持的模型類型包括流域產(chǎn)匯流模型、流域產(chǎn)流模型、流域匯流模型、河道匯流模型、經(jīng)驗?zāi)Ｐ臀宸N。系統(tǒng)界面示例如下圖所示:s中國洪水瓶報不統(tǒng)LAG選掩理指站點直報區(qū)域管:用戶首理系注管理模型昔理5案時預(yù)報模型牢定方案管理水位實用標(biāo)準(zhǔn)文檔圖07.2用戶管理界面示例圖2）模型管理模型管理用于對預(yù)報系統(tǒng)中使用中的模型進(jìn)行管理，提供增加模型、刪除模型、保存模型等功能。系統(tǒng)支持的模型類型包括流域產(chǎn)匯流模型、流域產(chǎn)流模型、流域匯流模型、河道匯流模型、經(jīng)驗?zāi)Ｐ臀宸N。系統(tǒng)界面示例如下圖所示:s中國洪水瓶報不統(tǒng)LAG選掩理指站點直報區(qū)域管:用戶首理系注管理模型昔理5案時預(yù)報模型牢定方案管理水位流星跳自動藥報站點菅理目里肯邛預(yù)報數(shù)樂司?數(shù)據(jù)廢連搭[①?白I地點選照改域；1IK_DKEB比KimjcHE至HDPS2KSLP325131P32517L陽的P411621P411E22Pdll&tll刑11641PJ12821G缺省售數(shù)文件■■■能省杭高交怦圖07.3模型管理界面示例圖3）方案管理方案管理用于定制洪水預(yù)報方案，提供的功能包括：方案修改、方案分配、方案輸出、方案輸入、方案壓縮等。每個預(yù)報方案可包括方案說明、預(yù)熱期、計文案大全

實用標(biāo)準(zhǔn)文檔算時段長、預(yù)見期、輸出類型、告警水位、告警流量、水位流量關(guān)系、是否顯示區(qū)域輸入邊界等屬性，同時還可為方案設(shè)置不同的雨量計算方法，設(shè)定使用的模型及參數(shù)等。方案構(gòu)建完成后系統(tǒng)提供方案輸出功能，預(yù)報員可通過選用不同的方案或通過調(diào)整方案的參數(shù)來獲得多種預(yù)報結(jié)果。系統(tǒng)示例界面如下圖所示：圖07.4方案管理示例圖-主菜單和界面圖07.5圖07.4方案管理示例圖-主菜單和界面圖07.5方案管理示例圖-方案屬性修改4）自動預(yù)報系統(tǒng)提供自動預(yù)報功能，當(dāng)將系統(tǒng)設(shè)置為自動預(yù)報狀態(tài)時，系統(tǒng)將依據(jù)方案管理中所設(shè)定的預(yù)報方案、預(yù)報順序等設(shè)置逐時自動啟動預(yù)報。系統(tǒng)還提供“是否自動校正”、“是否自動發(fā)布”等選項，當(dāng)設(shè)置為自動校正狀態(tài)時，系統(tǒng)將自動按照預(yù)報成果和實際發(fā)生的成果進(jìn)行精度分析，實現(xiàn)預(yù)報成果的實時校正；設(shè)置為自動發(fā)布狀態(tài)時，系統(tǒng)保存自動預(yù)報結(jié)果，則該預(yù)報方案在運行完成后，系統(tǒng)文案大全

實用標(biāo)準(zhǔn)文檔自動發(fā)布預(yù)報結(jié)果，結(jié)果發(fā)布時，界面上將顯式區(qū)分預(yù)報過程和實測過程。系統(tǒng)界面示例如下圖所示：圖07.6自動預(yù)報界面示例5）預(yù)報數(shù)據(jù)管理預(yù)報數(shù)據(jù)管理用于管理中間預(yù)報成果、最終預(yù)報成果和模型狀態(tài)三類數(shù)據(jù)。6）其他系統(tǒng)管理功能系統(tǒng)提供站點管理、圖層管理、水位流量關(guān)系曲線管理等功能，用于對預(yù)報涉及到的邊界條件數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。下圖為水位-流量關(guān)系曲線的管理界面示例:圖07.7水位流量關(guān)系管理界面示例文案大全實用標(biāo)準(zhǔn)文檔4.7.3.2預(yù)報方案制作預(yù)報方案制作是中國洪水預(yù)報系統(tǒng)的重要組成部分。它包括預(yù)報方案構(gòu)建、歷史資料處理、模型參數(shù)率定等功能。預(yù)報方案構(gòu)建功能可通過人機(jī)界面構(gòu)建相關(guān)圖預(yù)報方案、水文模型預(yù)報方案，通過人機(jī)界面輸入、定制預(yù)報方案的各要素值。歷史資料處理功能用于輸入、轉(zhuǎn)錄、檢查、修改用于制作洪水預(yù)報方案的歷史水文資料。模型參數(shù)率定功能可通過人工試錯和自動優(yōu)選相耦合的率定子系統(tǒng),對任何預(yù)報模型單值參數(shù)進(jìn)行參數(shù)率定，以完成系統(tǒng)建模工作。1）預(yù)報方案構(gòu)建構(gòu)建預(yù)報方案是實施洪水預(yù)報作業(yè)的基礎(chǔ)，本系統(tǒng)構(gòu)建預(yù)報方案包括定義方案、圈劃流域、確定方案模型、雨量站控制權(quán)重、使用向?qū)У任屙椆δ堋?）歷史資料處理此功能主要用于錄入、轉(zhuǎn)存、檢查、修改用于模型參數(shù)率定的歷史水文資料，包括洪水摘錄資料、洪水日資料、降雨摘錄資料和降雨日資料等。3）模型參數(shù)率定此功能主要用于對選定的預(yù)報模型中的參數(shù)進(jìn)行率定。水文模型包括模型結(jié)構(gòu)和模型參數(shù)兩個方面。確定模型結(jié)構(gòu)稱為系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)識別，在確定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下，率定模型的參數(shù)稱為系統(tǒng)的參數(shù)識別，合稱為系統(tǒng)識別。模型結(jié)構(gòu)就是模型的計算步驟與方法，，模型參數(shù)是代表具體流域的水文特性，是模型結(jié)構(gòu)程序中待定的常數(shù)。有了結(jié)構(gòu)和參數(shù)之后，流域的水文規(guī)律和水文特性就完整地描述出來了。模型參數(shù)率定是通過對歷史資料的模擬分析，確定預(yù)報方案各輸入所采用的概念性模型的參數(shù)，以用于實時預(yù)報。參數(shù)率定的目標(biāo)是尋求模擬客觀系統(tǒng)的最滿意的模型和最佳參數(shù)，參數(shù)率定是模型識別的主要環(huán)節(jié)。洪水預(yù)報模型的參數(shù)大體上可分為以下兩類：（1）過程參數(shù)。模擬水文過程的數(shù)學(xué)方程式中的待定常數(shù)，已見的如土壤蓄水容量、蒸散發(fā)能力、穩(wěn)滲率、壤中流及地下水的蓄泄系數(shù)、河槽匯流系數(shù)等。這些參數(shù)有明確的物理意義，大多可由水文、氣象、地理、地質(zhì)等資料分析初定，有的必須優(yōu)選確定。文案大全實用標(biāo)準(zhǔn)文檔(2)地理參數(shù)。表示地理特征或量度的一些參數(shù)。如面積、高程、地形類別、植被覆蓋、土地利用、地面坡度、河槽坡度及長度，不透水面積等。這些參數(shù)大多可以根據(jù)自然地理資料或地形圖測定。對于采用可率定模型構(gòu)建的洪水預(yù)報方案，本系統(tǒng)提供人工試錯、自動優(yōu)選、以及人工試錯和自動優(yōu)選相耦合等三種方法對模型中單值參數(shù)進(jìn)行參數(shù)率定,以最終建立洪水預(yù)報方案。系統(tǒng)提供的模型參數(shù)率定界面示例如下圖所示：圖07.8模型參數(shù)率定界面示例如上圖的界面中，可以通過“缺省參數(shù)范圍”，“缺省參數(shù)關(guān)系”，“缺省模型狀態(tài)”等功能按鈕恢復(fù)模型的缺省值，可通過設(shè)置優(yōu)化率定方法、目標(biāo)函數(shù)類型、循環(huán)次數(shù)等參數(shù)改善自動優(yōu)選的效果。系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)率定時可顯示率定進(jìn)度狀態(tài)。當(dāng)模型率定或模型檢驗結(jié)束后，在界面右下角的率定結(jié)果欄目中將以過程線形式顯示模擬過程和實測過程對比情況，用戶可通過對此結(jié)果的觀測檢驗?zāi)Ｐ偷倪m用程度。4.7.3.3實時作業(yè)預(yù)報實時作業(yè)預(yù)報提供作業(yè)預(yù)報、預(yù)報成果優(yōu)選、預(yù)報誤差統(tǒng)計分析、預(yù)報成文案大全

實用標(biāo)準(zhǔn)文檔果輸出等功能。1）作業(yè)預(yù)報系統(tǒng)提供單站作業(yè)預(yù)報和區(qū)域作業(yè)預(yù)報兩種作業(yè)預(yù)報方式。單站作業(yè)預(yù)報只對當(dāng)前所選擇的預(yù)報斷面和預(yù)報方案進(jìn)行預(yù)報。區(qū)域作業(yè)預(yù)報既可對單站進(jìn)行作業(yè)預(yù)報，也可同時連續(xù)的從上游往下游對河系各預(yù)報斷面進(jìn)行作業(yè)預(yù)報。系統(tǒng)提供的單站作業(yè)預(yù)報界面示例如下圖所示：時耳組SOlUfflti理由ETE艮陛祖JTADLI% -0.151誦見期廚一之」如起蠟時間KaW-07-MWTOO^迪蒯1由「C-Oa-0514：?^時耳組SOlUfflti理由ETE艮陛祖JTADLI% -0.151誦見期廚一之」如起蠟時間KaW-07-MWTOO^迪蒯1由「C-Oa-0514：?^功能按鈕結(jié)果顯示F…網(wǎng)Bt國圖07.9單站作業(yè)預(yù)報界面示例如上圖所示，整個單站作業(yè)預(yù)報控制界面可分為“方案輸入”、“時間設(shè)置”、“模型信息”、“功能按鈕”、“結(jié)果顯示”等5個區(qū)域。其中時間設(shè)置部分用于調(diào)整預(yù)報作業(yè)的預(yù)熱期和預(yù)見期時間，模型信息部分用于顯示或修改預(yù)報作業(yè)中使用的模型及模型參數(shù)，結(jié)果顯示部分用雨洪過程線的方式顯示預(yù)報結(jié)果。使用“預(yù)見期雨量”功能可對實測降雨量值進(jìn)行修改，也可輸入未來降雨量估計值，如下圖界面所示：文案大全

實用標(biāo)準(zhǔn)文檔圖07.10進(jìn)行作業(yè)預(yù)報時降雨量模擬示例系統(tǒng)提供的實時校正功能可依據(jù)預(yù)報時間前的預(yù)報過程和實測過程的誤差系列，對預(yù)報時間后的預(yù)報過程進(jìn)行實時校正。2）預(yù)報成果優(yōu)選是在多預(yù)報員、多單位的預(yù)報成果基礎(chǔ)上，結(jié)合專家經(jīng)驗,選出最優(yōu)的預(yù)報成果，以供對外發(fā)布。如下圖所示：文案大全

實用標(biāo)準(zhǔn)文檔圖07.11洪水預(yù)報結(jié)果優(yōu)先界面示例界面上以圖形方式顯示實測過程（圖中黑色線）和多個預(yù)報過程（其他顏色的線條），同時以表格方式顯示預(yù)報統(tǒng)計指標(biāo)，包括確定性系數(shù)、洪峰誤差、洪量誤差、峰現(xiàn)誤差等，供預(yù)報員分析、判斷各項預(yù)報成果的精度，從中選擇最適合的預(yù)報成果。3）預(yù)報誤差統(tǒng)計分析，是