中國水利信息化現(xiàn)狀及解決方案

中國水利信息化現(xiàn)狀及解決方案

    摘要:中國水利在過去二十多年信息化過程中積累了許多寶貴的經驗。當今計算機、通信、網絡等高新技術的發(fā)展為實現(xiàn)中國的“數字水利”提供了堅實的技術基礎和前所未有的發(fā)展機會。鑒此,論文提出了一整套水利信息化進程中的解決方案。
    關鍵詞:信息化 數字水利 決策支持系統(tǒng)
    1 水利信息化現(xiàn)狀
    水利行業(yè)作為一個有著悠久歷史,同時也是信息十分密集的行業(yè),其信息化工作開始于“七五”期間,至今已取得了可喜的成績,但仍存在不少問題。
    (1)信息的標準化和規(guī)范化工作相對滯后。水利工作的三大任務是防治洪澇災害,解決干旱缺水和治理改善保護水環(huán)境。隨著水資源管理和水環(huán)境保護問題的日益突出,需要開發(fā)的水利信息資源越來越多,對信息的準確性和實時性要求越來越高,但信息的規(guī)范化和標準化工作相對滯后,加上系統(tǒng)的維護管理經費渠道始終未得到很好地解決,致使目前我國在水利信息資源的開發(fā)利用和信息服務方面,與國際的差距有逐漸拉大的趨勢。主要表現(xiàn)在未能應用現(xiàn)代信息技術及時為政府和社會公眾提供全方位的信息服務及信息化的質量還不能適應水利現(xiàn)代化的需要。
    (2)對信息工作的認識不到位。水利系統(tǒng)的干部和職工對信息化工作的重要性有了一定的認識,但還有一部分員工對信息化工作認識不足,缺乏緊迫感;沒有形成統(tǒng)一的建設機制,水利信息化普及程度還遠遠不夠,甚至部分單位還沒有統(tǒng)一的規(guī)劃和明確的發(fā)展目標。
    (3)水利信息化發(fā)展水平不高。主要表現(xiàn)在:
    1)從事水利信息化規(guī)劃的相關人員對IT技術發(fā)展把握不夠深,造成了隨著IT技術的飛速發(fā)展,大量剛剛完成的信息化應用建設已經不能適應信息時代的要求,成了落后的產品。此外,整體性規(guī)劃的不完善或實施不利而導致各個系統(tǒng)的兼容性差,信息流不暢,致使信息化的大量投入所建設的僅是一個又一個的“信息孤島”。2)從事水利信息化產品設計與開發(fā)的相關機構對行業(yè)應用理解不夠深,造成了水利信息化產品的易用性、實用性差,甚至無法推廣或交付使用。3)信息化發(fā)展的保障條件不足。水利信息化工作面廣、量大,信息化技術發(fā)展快,而現(xiàn)在國家某些投資政策和項目管理制度不太適應信息化建設要求,導致長期以來在水利信息化建設方面的投入嚴重不足。水利信息系統(tǒng)的建設和管理,本身是一個龐大和復雜的系統(tǒng)工程,但目前在水利系統(tǒng)還沒有形成一套完整的管理制度、管理措施和管理辦法。此外,水利信息化隊伍的人才缺乏、技術儲備不足也是急需解決的問題。
    2 數字水利的定義
    隨著“數字地球”這一概念的提出,“數字水利”也應運而生�！皵底炙�利”是一個以空間信息為基礎,融合各種水文模型和水利業(yè)務的專業(yè)化系統(tǒng)平臺,是對真實水文水利過程的數字化重現(xiàn),它把水活動的自然演變搬進了實驗室和計算機,成為真實水利的虛擬對照體�！皵底炙�利”是由各種信息的數據采集、傳輸、存儲、模擬和決策等子系統(tǒng)構成的龐大系統(tǒng)�？梢愿鶕�不同需要,對不同時間的數據進行檢索、分析,透視水文環(huán)境要素的變化規(guī)律,實現(xiàn)數字仿真預演�！皵底炙�利”的應用不僅僅局限在防洪抗旱,它還能夠為流域內水量調度、水土流失監(jiān)測、水質評價等提供決策支持服務;能夠為水利工程運行、水利電子政務和水利勘測規(guī)劃設計等提供信息服務;能夠為人口、資源、生態(tài)環(huán)境和社會經濟的可持續(xù)發(fā)展提供決策支持;能夠為人居環(huán)境、社區(qū)規(guī)劃、社會生活等方面提供全面的信息服務,提高人們的生活質量。
    3 數字水利解決方案
    3.1 概述
    計算機技術、通訊技術、網絡技術、微電子技術、3S技術、水文模型技術的飛速發(fā)展給“數字水利”帶來了前所未有的大好機會,終將對水利信息的采集、處理和共享的方式都產生了很大的影響(圖1)。
    3.2 數字水利應用系統(tǒng)組成
    數字水利應用系統(tǒng)主要由采集層、網絡層、數據層、應用層、表示層、接口層、支撐層七個部分組成(圖2)。
    3.2.1 采集層 水利信息化系統(tǒng)是建立在信息基礎之上的,而這些信息的獲得需要通過不同手段和措施;這些獲得信息的手段和措施以及相應的采集點就組成了采集層。采集層采集的內容有氣象、水雨情、工情、旱情、圖像、水質、地下水、水土保持等信息,采集手段包括遙感、遙測和其他傳感器自動采集、云臺攝像、手工輸入、通過數據接口自動獲取等;具體的采集內容、手段、采集地點的布局等根據具體系統(tǒng)決定。
    3.2.2 網絡層 網絡層為信息共享和數據傳輸提供基礎,網絡的建設一般根據實際情況采用公網和專網相結合的方式。
    3.2.3 數據層 數據層通過建立所有與水利相關的數據的模型或結構,使應用層能夠更方便、更快捷地獲得各種水利信息,產生各種水利應用。因為面對的是海量的異構的數據,還要兼顧直接的面向信息的應用。此外,數據結構的建立必須遵循相關標準,以便為上級或下級系統(tǒng)提供數據接口。
    3.2.4 應用層 應用層建立在數據層的基礎之上,通過建立各種應用模型如洪水演進模型、排水模型等,提供水利行業(yè)的各種應用功能。如水利信息服務、統(tǒng)計分析、虛擬仿真、預報決策等。應用層通過充分利用數據層的數據以及最先進的信息技術如3S等,建立虛擬的數字水利,從而能夠更好的利用水利為人類服務。
    3.2.5 表示層 表示層以瀏覽器為載體,直接向從事水利的各級人員提供其所需要的相關功能或信息服務。
    3.2.6 接口層 接口層通過向各級水利系統(tǒng)提供網絡接口、數據接口和系統(tǒng)接口使各類信息得到充分共享,各級水利系統(tǒng)成為一個有機的整體,最終形成“數字水利”。
    3.2.7 支撐層 支撐層通過相關的標準體系以及最新的技術,保證整個系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、有效的運行。
    3.3 決策支持系統(tǒng)
    數字水利應用系統(tǒng)建設的最終目的就是為防汛抗旱、水資源合理配置、水環(huán)境管理及水土保持等決策提供科學、準確的數據支持。根據水利工作的實際情況,水利決策支持系統(tǒng)包括:防汛決策支持系統(tǒng)、抗旱決策支持系統(tǒng)、水資源決策支持系統(tǒng)、水環(huán)境決策支持系統(tǒng)、水土保持決策支持系統(tǒng)、水利綜合會商系統(tǒng)等(圖3)。
    3.3.1 防汛決策支持系統(tǒng) 防汛決策支持系統(tǒng)的建設是保障防汛抗洪工作有效和科學的前提條件,在實時數據采集系統(tǒng)建立的前提下,可以利用遙測數據、遙感圖片等進行相應的暴雨預報、洪水預報、洪水調度等工作,可以提前為防汛抗洪工作做出指導性的預報、預警措施。當前,水資源緊缺成為世界性問題,引起學術界和各國政府的關注。洪水不僅是災害,同時,洪水調度已成為水資源研究的新課題,是“資源水利”的重要組成。
    3.3.2 抗旱決策支持系統(tǒng) 抗旱決策支持系統(tǒng)有兩類數據源,一是遙感數據源、另一類是旱情監(jiān)測站采集的旱情信息數據。
    抗旱決策支持系統(tǒng)在遙感圖片基礎上

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