中小河流水文监测系统预警预报系统业务功能需求.doc

中小河流水文监测系统预警预报服务系统需求说明书阿鲲（121166801）2012年7月第一章 预警预报业务功能需求1.1 洪水预报系统洪水预报系统是江苏省中小河流防汛抗旱指挥决策的重要支撑。该系统要以其它系统提供的各类信息为基础，进行洪水预测、预报和分析计算，快速、准确的为防汛抗旱部门提供调度决策的科学依据。洪水预报系统的业务流程见下图：建立预报方案实时预报自动实时校正人工交互修正预报结果分析发布图5-1洪水预报系统业务流程图（1）建立预报方案。对预报断面建立相关图或水文模型预报方案，同一断面可以有多个方案。建立水文模型预报方案，包括历史资料处理和模型参数率定计算两个重要环节。历史资料处理就是对预报断面的历史雨量、流量、蒸发资料进行处理，形成模型需要的格式。模型参数率定计算就是对建立预报方案的模型参数进行自动率定，并可进行人工修正。（2）实时预报。对选定站点按指定预报方案进行交互式的或自动的洪水预报。（3）自动实时校正。采用相应方法对预报站点短期洪水预报结果进行自动校正。（4）人机交互修正。采用人机交互的方式对预报站点的短期洪水预报结果进行修正。（5）预报结果分析发布。对预报站点修正后的预报结果进行分析发布。1.1.1 预报模型库管理1.1.1.1 功能描述实现模型的入库，修改，删除，及默认配置功能。模型管理具体包括：模型查询、增加模型、删除模型、修改模型。（1）模型查询功能向管理员提供模型查询的界面。显示当前系统整合的所有模型，以及当前选定模型的模型名称、模型类型、模型说明、模型省缺资料（省缺参数文件、省缺状态文件、省缺范围文件、省缺关系文件）。（2）增加模型功能向管理员提供增加模型的界面，容许管理员向系统增加模型，通过此界面管理员还可以设定添加模型的模型名称、模型类别、动态库路径、模型说明、模型是否可以率定、模型缺省资料（缺省参数文件、缺省状态文件、缺省范围文件、缺省关系文件）。（3）模型删除功能向管理员提供删除模型的界面。容许管理员删除选定的模型。（4）模型修改功能向管理员提供模型修改的界面。容许管理员修改当前选定模型的模型类别、模型说明、模型缺省资料（缺省参数文件、缺省状态文件、缺省范围文件、缺省关系文件）。1.1.1.2 信息需求主要包括：用户信息、模型信息。1.1.2 预报方案库管理1.1.2.1 功能描述实现方案的构造以及对方案的管理功能。具体包括：方案构造、方案修改、方案分配、方案输入、方案输出、方案压缩。（1）方案构造就是在系统中定义一个新方案。具体功能包括：定义方案、圈画流域、确定方案模型、雨量站权重控制。系统应能满足相关图预报方案和水文模型预报方案定义的需要。（2）方案修改容许用户修改方案的各种参数，但只能修改该用户名下的方案。具体包括方案说明、方案属性、输入属性、方案站点四大模块。（3）方案分配：用户可以通过此功能把自己名下的方案分配给其他用户，具体包括：方案分配、区域分配。（4）方案导入可以将新定制好的预报方案导入到洪水预报软件中供用户使用。（5）方案导出容许用户将现有的方案导出并以文件形式保存。（6）方案压缩可以将数据库中排列无序的方案重新按顺序排列。1.1.2.2 信息需求主要包括：测站基本信息、实时水雨情资料、历史洪水、水位流量关系曲线、基础地图资料、用户信息、预报模型及方法等。1.1.3 历史洪水数据库管理1.1.3.1 功能描述（1）包括历史资料处理、水位流量关系曲线管理。（2）历史资料处理对洪水摘录，日均水位流量，时段降水量，日降水量，日蒸发量信息进行维护。包括这些历史资料的查询，修改，导入，校验功能。（3）水位流量关系曲线管理功能为用户提供水位流量曲线的，查询、修改、展示功能。1.1.3.2 信息需求主要包括：水文测验历史资料信息、信息校验工具等。1.1.4 预报方案参数率定1.1.4.1 功能描述参数率定计算对于采用可率定模型构建的洪水预报方案，通过人工试错和自动优选相耦合的方法对模型中单值参数进行参数率定，以最终确定可用于作业预报的洪水预报方案的各参数值。1.1.4.2 信息需求主要包括：测站信息、方案信息、水雨情信息等。1.1.5 实时预报1.1.5.1 功能描述实时作业预报是基于已建立的洪水预报方案，根据当前最新实时雨水情，对未来一段时间内的洪水过程做出预测预报。其主要功能包括：预报站点选择、人工交互预报、自动预报、预报成果优选、预报数据管理、辅助查询、区域管理、预报成果输出、预报成果精度评定。（1）当要对某站点进行作业预报时，需选择该站点某预报方案作为当前方案，可通过列表或区域两种方式选择用户名下任意一预报方案进行作业预报。（2）人工交互预报可以让用户在预报前修改预报的相关设置，进行相关的调整，并且可以对结果进行实时矫正等处理。人工交互预报按照类型分为单站作业预报和区域作业预报两种。（3）自动预报是在无用户交互的情况下，根据用户设定的条件，当条件满足时，自动启动洪水预报，并预报结果自动保存在数据库中。（4）预报成果优选的主要作用是在多预报员、多单位的预报成果基础上，结合专家经验，选出最优的预报成果，以供对外发布。（5）能够实现对中间预报成果、最终预报成果和模型状态三类数据的管理。每类数据需要用数据类型、站号、预报方案代码、日期四个字段进行检索。对于每一数据集，只能进行整体删除，而不能进行单一数据修改。（6）辅助查询提供各种辅助查询条件，方便用户参考进行洪水预报方案制作、理解洪水预报结果和进行洪水预报结果的调整与优选等。具体包括预报结构图、预报误差统计分析、面雨量过程线、等雨量线、等值线着色等功能。（7）区域管理对预报区域进行管理维护，包括区域的增加，删除，修改。（8）预报成果输出是以报表方式输出预报成果。（9）预报成果精度评定是从预报专用数据库和实时水情数据库取得指定站的预报和实测的水位、流量，统计指定站指定时段（汛期、阶段）不同预见期的绝对误差、平均绝对误差、相对误差、平均相对误差、最大误差、最小误差、合格率等精度指标。1.1.5.2 信息需求主要包括：基础地图信息、测站信息、预报方案信息、用户信息、实时水雨情信息、历史洪水信息等。1.1.6 质量监控1.1.6.1 功能描述（1）雨量信息质量监控从时间和区域两个维度监控雨量信息质量。从时间上可分时段、日、旬、月四种常用时间尺度，从区域性可分省、地市和流域、水系进行质量监控。监控重点为降水量奇异值。（2）水情信息质量监控采用四级：超涨幅（涨率）、超警、超保、超历史监控江河、湖库等实时水情信息质量。监控重点为水情要素奇异值、过程突变等。（4）预报成果质量监控从区域、预报断面两个维度对预报成果质量进行监控。预报成果质量监控内容包括：选用的预报方案、预报精度、预见期等。（3）监控质量记载按照行政区划（即地市级分局）为考核单位，将雨水情信息、预报成果质量监控功能所发现奇异值的测站信息及要素值进行记载，实现信息质量统计功能。1.1.6.2 信息需求主要包括：测站基本信息、雨水情信息、洪水预报成果、行政区划信息、流域水系信息等。1.1.7 雨水情监视1.1.7.1 功能描述（1）常规实时监视常规实时监视包含降雨量监视和水情监视1) 降雨量监视降雨监视范围为所辖区域内的全部降雨站。通过选定某一起始时间作为降雨开始计算的时间节点，自动生成定制的指定时段（可根据各地区实际，如1、3、6小时等）的雨量点标注分布图、等值面图，同时配有指定时段内雨量简单统计信息（如最大点雨量站及值、超过指定降水量级标准的站及值等）列表。2) 水情监视水情监视范围为所辖区域内的全部水情站（河道水文站、水位站，水库站，堰闸站等）。按照不同的流域和行政区域，自动生成以水情站实时值与特征值（该值可为警戒、保证、历史值，也可为涨幅值）相比较后的成果。（2）告警动态监视告警动态监视包含暴雨监视和洪水监视。1) 暴雨监视以当前时间（应选择整点时间）作为降水量计算的时间节点，向前自动进行动态（或滚动）计算，当指定时段的累计降雨量达到定值后，以列表方式显示告警雨量站相关信息（站名、所在地区、降雨量）并能与GIS系统进行链接，便于确定该站位置。以声音、光闪方式实现告警。2) 洪水监视以当前时间（应选择整点时间）作为时间节点，分最新、一日、三日、一周四个时段，对河道、水库、堰闸站洪水状态进行动态监视，列表显示超警、超保、超历史所有站点告警信息并能与GIS系统进行链接。并以声音、光闪方式实现告警。（3）重点地区监视“重点地区监视”指通过预先设定的管理单位，将相关的重要水情信息以框图的形式展现在GIS表层。并能通过管理界面，对每个测站的贴面监视内容进行设置。该功能主要分为：查询信息制定，专题信息维护，时间制订，地图背景隐藏。1.1.7.2 信息需求主要包括：测站基本信息、雨水情信息、行政区划信息、流域水系信息等。1.1.8 雨水情查询1.1.8.1 功能描述（1）基础信息查询能够对报讯站点的信息进行查询。（站标题信息，参见实时雨水情信息表结构基础类信息表）（2）雨情查询按时段（时、日、旬、月或任意时段）、图类（点图、线图、面图）和区域（流域或行政）进行组合查询，显示实时雨量分布图，图上列表显示前若干位点雨量大值、平均降雨量等相应统计信息。对最大点雨量或超定值点雨量值进行特殊标注（字体、字号）。按时段（旬、月、任意时段）、图类（点图、线图、面图）和区域（流域或行政）进行组合查询，显示雨量距平分布图。（3）水情查询基于GIS平台以框图方式标注实时水情信息，以右键方式可查看任意时间段的水文要素变化过程线（能够将河道水文站的特征水位流量如警戒、保证水位或流量，水库的特征水位如汛限、正常高、设计水位、校核水位及对应蓄水量显示在过程线图中）。可对水情站的水文要素进行历史信息查询，并以过程线及数据列表方式进行显示。可进行旬、月平均流量（或径流量）距平分析。可进行泥沙、蒸发信息查询。（4）多站单要素对比查询通过选定区域（行政区划或流域）和时间段后，对区域内所有雨量站的降雨信息进行列表和折线图方式显示时段降水变化过程。通过选定流域或水系和时间段后，对流域内干支流、上下游水文站流量过程合绘于一张图上，反映流量传播过程。并列表显示。（5）单站多要素对比查询通过选定水情站类和时间段后，可灵活进行组合条件查询（如水文站的水位流量与断面输沙量；降雨量与蒸发量；水库的入出库流量、水位蓄水量等）。（6）外部信息查询通过列表或链接等查询方式查询水资源、水质、地下水等外部信息。1.1.8.2 信息需求主要包括：测站基本信息、雨水情信息、行政区划信息、流域水系信息等。1.1.9 气象信息耦合1.1.9.1 功能描述通过有效共享气象等部门实时发布的中长期预测和短临预报专业预报成果的数字产品，从致洪暴雨水汽条件和天气系统异常特征分析入手，着重解决了大气模式和水文模型的尺度匹配问题，改进了陆面过程模拟关键技术，实现水文循环大气陆面过程耦合模拟，实现多源信息的无缝衔接，探索集降雨定量预报与实时洪水预报于一体的陆气耦合实时洪水预报集成系统，增加洪水预报有效预见期。1.1.9.2 信息需求主要包括：实时水文监测资料、卫星云图、天气雷达拼图、日本和欧洲等数值预报产品、MM5等预报成果、行政区划信息、流域水系信息等。1.2 预警服务系统预警服务系统是在监测信息采集及预报分析的基础上，通过预警模型进行分析计算，对可能出现的危急事件及危害范围进行预警。1.2.1 预警对象管理（1）添加、删除以监测点为对象的预警对象。（2）添加、修改、删除由若干监测点代表的区域为对象的预警对象。（3）维护预警对象管理的预警模型。1.2.2 预警模型管理实现预警对象预警模型的添加、修改、删除及默认配置功能。模型管理具体包括：模型查询、增加模型、删除模型、修改模型。（1）模型查询功能提供模型查询的界面。显示当前系统已有的预警模型，以及当前选定模型的模型名称、模型说明、预警指标、预警指标阈值等信息。（2）增加模型功能提供增加模型的界面，通过此界面可以新建预警模型并设定添加模型的模型名称、模型说明、预警指标、预警指标阈值等信息。（3）模型删除功能提供删除模型的界面。容许删除选定的模型。（4）模型修改功能向管理员提供模型修改的界面。容许管理员修改当前选定模型的模型名称、模型说明、预警指标、预警指标阈值等信息。1.2.3 预警分析处理采用统一的数据访问接口从实时水雨情数据库、基础工情数据库、洪水预报数据库和预警模型库中读取测站相关的雨量、水位、流量，河道安全行洪水位、安全泄洪能力等指标参数；并将实时数据和预报成果数据的各项指标与预警模型数据库中的预警指标模型进行对比分析。1.2.4 排警建议与预警指南管理实现针对不同预警内容和警情级别的排警建议与预警指南的导入、导出、添加、修改、删除等操作；实现与当前预警预警信息的自动关联。1.2.5 预警成果展示将预警分析的的成果，通过图、表、文字等表现方式展现给用户，并可实现洪水风险图、防洪规划、气象预警等信息的对比分析。1.2.6 预警结果推送实现将预警的成果数据可以自动或手动的推送到信息发布系统中。1.3 信息发布系统信息发布系统将符合安全规定的实时水情信息和预警服务系统生成的成果信息，通过适宜的方式向指定用户发布，为政府相关部门和社会公众提供服务。信息发布系统功能主要包括：发布信息获取、发布信息审核、发布对象确认、发布方式确认、信息发送与反馈、历史记录管理、配置管理和模板设计等功能。1.3.1 发布信息获取可以接受预警服务系统推送的数据信息，并可根据实际的需求决定是否接受以及部分接受。可以通过统一的数据接口读取实时水雨情数据。1.3.2 发布对象确认确定信息发布的对象。信息发布对象主要是系统公众服务对象，包括政府相关职能部门和社会公众。1.3.3 发布方式确认确定信息通过何种方式发布。发布方式包括：短信平台、语音电话、电子邮件和公众媒体等。1.3.4 信息安全审核提供拟发布数据的安全审核功能，实现不同安全级别信息的标识、查询、统计功能。1.3.5 信息发送与反馈根据已经设定好的发布信息、发布对象、发布方式及终端设备进行信息的发送，并对发送的情况进行跟踪。对于发送失败的信息，应重新发送；对于一定一定时间内无反馈信息应再次发送并提示用户。1.3.6 历史记录管理对历史发布的信息进行维护，包括历史记录分类查询、历史记录分类统计、统计报表定制等功能。统计报表定制应能够根据预警信息的级别、方式、对象等信息进行定制汇总报表的样式。1.3.7 配置管理对信息发布的各个阶段进行配置管理，方便在实际使用中不用每次重复的选择，具体包括发布对象配置管理、发布方式配置管理、发布终端配置管理、发布信息模板设计。1.3.7.1 发布对象配置管理针对发布对象的管理，实现发布对象在系统中的增加、删除、修改功能，并提供对象分组功能。1.3.7.2 发布方式配置管理将发布方式与发布对象以及预警信息安全级别匹配，实现信息发送时自动的选择事先匹配好的发布方式。1.3.7.3 发布终端配置管理对发布对象设备终端进行管理维护，包括增、删、查、改设备资料等。终端设备包括手机、平板电脑、电子信箱、公众媒介等。1.3.7.4 发布信息模板设计实现预警信息显示的可配置管理，达到易操作、易维护的目的。是一个“所见即所得”的可视化模板设计界面，能够设计、定制丰富的显示信息。每个模板中，能够设计是否闪烁显示、内容超出单元格宽度时滚动显示、内容水平滚动显示、多语种显示、内容切换显示、区域翻页显示、整体切屏显示、日期格式、时间格式等各种动态、静态、条件显示格式。1.4 测站管理测站管理系统以GIS为基础，以测站以及测站的设施和设备为管理对象，对站点数量、空间分布、管理信息、监测设施设备信息、水文要素特征信息等信息进行管理。实现测站管理的科学化和规范化，建立省局、地市局、基层测站信息的共享交换，保证各级管理机构在权限范围内对测站进行准确、可靠、快捷、有效的管理。提供测站多种基础信息的录入、审核、汇总统计功能。1.4.1 测站基础类信息管理可以实现测站基础类信息的导入、导出、录入、修改、删除等操作。实现测站管理信息的校核、审查功能。1.4.2 站点分布图通过地理信息系统将测站表现在电子地图上，并提供条件查询功能。查询条件：测站类别、测站所在流域、测站所在行政区划1.4.3 站点迁移查询查看站点迁移、改建的信息，可以同时将改建前后的测站显示在地图上。1.4.4 站点统计查询以流域或者行政区为单位分别统计所在区域内站点的个数，任意选中站点，可以查看当前站点对应的属性信息。实现不同时间状态下，站点信息的比较分析。1.4.5 表单定制考虑到现有的测站基础信息不全，需要提供人工录入的接口。根据实际的需求定制出管理对象的属性表格供用户录入使用。