我國水利信息化建設(shè)的初步思考

王春嬌

南昌工程學(xué)院圖書館，江西 南昌 330019

信息資源是21 世紀(jì)最重要的戰(zhàn)略資源，水利數(shù)據(jù)是我國水利事業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)資源。要充分利用現(xiàn)代各類信息技術(shù)和手段，最大程度挖掘有關(guān)水利信息相關(guān)資源，進(jìn)一步加大資源的投入，深入研究信息的廣度和深度，加快國家水利信息建設(shè)的進(jìn)程，促進(jìn)我國水利事業(yè)的規(guī)范化和現(xiàn)代化。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國水利事業(yè)在信息化建設(shè)方面也取得了不少的成就，但仍存在一些重復(fù)建設(shè)、相似度高、軟件針對性不強(qiáng)、成本高維護(hù)難等問題。水利信息各組成部分如降水量、水環(huán)境信息等，之間不存在直接相關(guān)性。因此如何有效構(gòu)建統(tǒng)一的水利信息框架，并保證其能有效應(yīng)用于水利事業(yè)各個方面，是值得深入探討的問題。

1 國內(nèi)外水利信息化建設(shè)的相關(guān)研究

1.1 國內(nèi)方面

1.1.1 關(guān)于水利信息網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究

國內(nèi)研究相關(guān)成果。國內(nèi)水利信息化研究的專家學(xué)者緊跟現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)和管理技術(shù)，在長斯工作中積累了豐富的理論和應(yīng)用成果。陶亮博士于2009 年武漢大學(xué)博士論文《面向水利信息網(wǎng)格的混合式SOA 應(yīng)用技術(shù)研究》［1］中，將水利應(yīng)用IT 結(jié)構(gòu)樣式與SOA（面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)）相結(jié)合，降低了水利行業(yè)應(yīng)用之間耦合度，大大降低了水利專業(yè)和行業(yè)應(yīng)用的復(fù)雜性，易于被用戶接受和在市場上進(jìn)行推廣，也進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性和工作效率。在水利行業(yè)順利應(yīng)用GRID（網(wǎng)格）與SOA（面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)）相結(jié)合技術(shù)是基于水利行業(yè)建立了面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)信息網(wǎng)格，系統(tǒng)在分布式環(huán)境下具有負(fù)載均衡和準(zhǔn)時的特征。根據(jù)不同用戶的水利信息需求，選擇性應(yīng)用兩種不同的模式，對模式進(jìn)行選擇與自由切換，這樣的系統(tǒng)構(gòu)建思路有助于解決信息復(fù)雜性和環(huán)境多變性的問題。

1.1.2 “水利信息門戶”［2］模式

羅軍剛在其碩士畢業(yè)論文《面向水利應(yīng)用集成的水利信息門戶的研究與應(yīng)用》［2］中設(shè)計了“水利信息門戶”［2］的模型。該模型系統(tǒng)研究了“水利信息門戶”的基本構(gòu)架組成，闡述了信息門戶在水利信息化過程中的支撐作用。該論文專門研究了實現(xiàn)門戶的兩個標(biāo)準(zhǔn)—WSRP 和JSR168，利用該標(biāo)準(zhǔn)建立了一套體系結(jié)構(gòu)和核心關(guān)鍵技術(shù)。最后該研究提出了建立水利信息門戶的集成方法與途徑，對一個水利信息門戶的實例進(jìn)行了案例分析。

1.1.3 水利數(shù)據(jù)中心框架設(shè)計研究

2011 年，甘郝新等人在其論文《水利數(shù)據(jù)中心框架設(shè)計初探》［3］中對水利信息框架也有專門的論述與探討。甘等人認(rèn)為，設(shè)計水利數(shù)據(jù)或信息中心應(yīng)以用戶需求為出發(fā)點，需求分析后才能進(jìn)一步討論如何進(jìn)行數(shù)據(jù)信息中心的搭建。數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)應(yīng)分部署架構(gòu)和數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)。部署架構(gòu)是基礎(chǔ)設(shè)施，是用于支撐數(shù)據(jù)和應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和硬軟件系統(tǒng)。應(yīng)用架構(gòu)指的是數(shù)據(jù)中心面向水利各級部門、水利各行業(yè)單位以及普通社會用戶如何及時提供服務(wù)，核心是支持這些應(yīng)用所需要的技術(shù)及應(yīng)用軟件平臺。最后，作者基于這些構(gòu)架，設(shè)計出了水利數(shù)據(jù)中心的整體框架。

1.1.4 其他國內(nèi)學(xué)者研究

莫榮強(qiáng)、龔琪慧等學(xué)者提出了一種支持大數(shù)據(jù)的水利數(shù)據(jù)中心建設(shè)框架［4］，將大數(shù)據(jù)概念和相關(guān)技術(shù)，如分布式存儲技術(shù)、實時數(shù)據(jù)處理技術(shù)和元數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于水利數(shù)據(jù)的處理中。設(shè)計出了基于大數(shù)據(jù)的水利數(shù)據(jù)中心架構(gòu)，包括數(shù)據(jù)匯集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理分析和數(shù)據(jù)應(yīng)用四個層次。

1.2 國外方面

1.2.1 澳大利亞農(nóng)業(yè)產(chǎn)量研究機(jī)構(gòu)APSIM 智能灌溉系統(tǒng)

西方發(fā)達(dá)國家水利信息化程度高，APSRU（澳大利亞國家農(nóng)業(yè)產(chǎn)量研究機(jī)構(gòu)）對其國內(nèi)農(nóng)業(yè)亟需的灌溉技術(shù)開發(fā)出了APSIM（智能灌溉系統(tǒng)）。該系統(tǒng)可以利用一組互相獨立的功能模塊，如管理、生物和環(huán)境等獨立模塊共同收集信息數(shù)據(jù)，再通過引擎（通訊框架）來整合鏈接，將配水效率提高到90%。澳大利亞水利信息化程度之高可見一斑。水利信息化管理和技術(shù)成果先進(jìn)。

1.2.2 荷蘭政府“數(shù)字三角洲”項目

荷蘭55%居民受到洪水威脅，政府投入122 億美元的研究項目“數(shù)字三角洲”已順利完成。該項目利用水利系統(tǒng)所產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)，尋求各種能夠發(fā)掘新型及舊有數(shù)據(jù)有效價值的架構(gòu)，簡化這些有價值信息的分享機(jī)制，建立一套由IBM 提供數(shù)據(jù)源的集體式注冊機(jī)制，有效地幫助當(dāng)局預(yù)測自然災(zāi)害和組織水利管理。

1.2.3 美國數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡(luò)平臺

美國國內(nèi)的地質(zhì)調(diào)查局（USGS）、國家天氣局（NWS）和國家大氣數(shù)據(jù)中心（NWCC），自上世紀(jì)80 年代開始就共享和發(fā)布水利數(shù)據(jù)。美國基于科學(xué)數(shù)據(jù)“完全與開放”的政策，已經(jīng)建成非常成熟的國家級數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡(luò)平臺USGS 網(wǎng)站，很好地服務(wù)于各行業(yè)，水利信息化和現(xiàn)代化也走在世界前列。此外歐洲也有EEA、ETC/WTR、EIONET 等相應(yīng)的水利信息共享平臺。

2 促進(jìn)中國水利事業(yè)信息化建設(shè)的意義

水利信息化具體講指的是利用現(xiàn)代信息、管理和數(shù)據(jù)技術(shù)對水利相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理和傳輸，并整合利用，是對雜亂無章的信息進(jìn)行序化和提升的過程［5］，可以大大提高相關(guān)政府部門對水資源的利用和管理水平。進(jìn)一步講，水利信息化對促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和政府治理能力都具有重要意義。

2.1 水利信息化是國家的戰(zhàn)略規(guī)劃

“水環(huán)境污染“、“ 干旱缺水”、“洪澇災(zāi)害”這三個重大水資源問題嚴(yán)重影響并制約各國社會與民生發(fā)展。我國是一個大國。長江、黃河等主要干流及其流域的水患及其他各種形式水污染，水土流失等問題不斷，每年給我國國民經(jīng)濟(jì)造成數(shù)億計損失。為加強(qiáng)水資源利用，造福人民，國家水利部把水利信息建設(shè)作為治水的基礎(chǔ)工程，納入了水利事業(yè)發(fā)展的“十五規(guī)劃”。規(guī)劃中指出要切實調(diào)整管水治水思路，從工程水利的思路轉(zhuǎn)到資源水利的思想，用信息資源的戰(zhàn)略思維去管好治好水資源，實現(xiàn)水資源的最大效益。在這個過程中，全面實現(xiàn)水利資源的信息化和數(shù)字化是前提和基礎(chǔ)。在大數(shù)據(jù)時代到來，信息冗余、過載等現(xiàn)象制約了水利信息化的進(jìn)程，因而建設(shè)系統(tǒng)化水利信息體系具有戰(zhàn)略意義。

2.2 水利信息化建設(shè)是實現(xiàn)政府職能轉(zhuǎn)變的需要

政府是為社會公眾服務(wù)的，水利事業(yè)關(guān)系公眾的利益，水利信息化水平的提高，水利相關(guān)部門可以通過完善的數(shù)據(jù)管理門戶或平臺向公眾推送傳遞水利信息，向社會及時服務(wù)，協(xié)助工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，維護(hù)公共安全，保證公共服務(wù)的公正和公平。

2.3 水利信息化有助于促進(jìn)協(xié)調(diào)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展

水資源是不光是自然資源也是戰(zhàn)略性的經(jīng)濟(jì)資源。水利工程是關(guān)系國計民生的基礎(chǔ)設(shè)施。最大效益和可持續(xù)利用水資源是保證社會經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展，人民安居樂業(yè)的國家大計，也是協(xié)調(diào)國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的重要工具。治水是國家治理的重要事業(yè)，水利信息化，農(nóng)業(yè)才能信息化，這也是全產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的前提。

2.4 水利信息系統(tǒng)建設(shè)能有效降低國家行政成本

水利信息化的成果之一就是實現(xiàn)水利信息的共享和系統(tǒng)化，這樣做可以把特定區(qū)域、行業(yè)的信息連接成塊，實現(xiàn)知識、人力、信息、方法、方式、理念、制度等資源的互通，提高水利行政機(jī)關(guān)的工作效率，一定程度上降低水利行政部門的運行成本。

3 水利信息系統(tǒng)構(gòu)建的初步設(shè)想

水利信息是水利事業(yè)各項活動存和變化的表現(xiàn)形式，包括降水量信息、汛旱情信息、水質(zhì)水環(huán)境信息、水利工程信息等。水利信息化就是將水利事業(yè)中產(chǎn)生的各類信息、數(shù)據(jù)加以歸類和序化，以供人們有效檢索與利用。水利信息系統(tǒng)就是水利信息序化建設(shè)的表現(xiàn)形式，構(gòu)建水利信息系統(tǒng)就是將各類水利信息有效合理組織、統(tǒng)籌、規(guī)劃、設(shè)計和安排，以滿足客戶對信息的需求。

3.1 正確區(qū)分水利信息相關(guān)的各類概念

在進(jìn)行水利信息化建設(shè)和構(gòu)建水利信息系統(tǒng)時，首先要準(zhǔn)確區(qū)分和定義水利信息相關(guān)的概念。信息是大概念，所有表現(xiàn)事物的存在和運動的現(xiàn)象都可以稱信息，其范圍最廣。數(shù)據(jù)是信息的表現(xiàn)形式和載體，可以是符號、數(shù)字、語音、圖像、視頻等，有定性的也有定量的。情報則是相對于特定人在特定時間內(nèi)，對其有用的信息。以往關(guān)于水利信息相關(guān)的研究中，研究者們往往混淆了這三個概念，沒有具體區(qū)分它們，在概念使用上常常對其進(jìn)行通用。事實上，水利信息的種類和表現(xiàn)形式是相當(dāng)復(fù)雜的，一定要嚴(yán)格區(qū)分，謹(jǐn)慎使用概念。在水利信息化建設(shè)的理論和實踐中，只有區(qū)分清楚水利信息、水利數(shù)據(jù)和情報的異同，才能為整個水利信息化建設(shè)打好基礎(chǔ)。要從信息本質(zhì)和特征出發(fā)，并結(jié)合信息、數(shù)據(jù)和情報等幾個概念的異同點，正確闡述水利信息的具體含義并明確其所包括的具體內(nèi)容，比如水旱情、降水量、水利工程等信息，明確這些信息的來源、特征和用途。嚴(yán)格區(qū)分水利信息、水利數(shù)據(jù)、水利情報等相近的概念。

3.2 信息系統(tǒng)框架的建立是水利信息化工作的第一步

成熟的水利信息系統(tǒng)推出與應(yīng)用是水利信息化的外在表現(xiàn)和最終成果，因此構(gòu)建水利信息系統(tǒng)成了水利信息化建設(shè)的最終手段。從構(gòu)建水利信息系統(tǒng)的框架入手，是實現(xiàn)水利信息分的必經(jīng)途徑。信息框架是有效地設(shè)計和組織信息，水利系統(tǒng)信息框架就是利用信息組織的相關(guān)方法技術(shù)對水利相關(guān)的數(shù)據(jù)、情報等信息進(jìn)行有效地設(shè)計和安排，其基本邏輯框架包括基礎(chǔ)支撐層、數(shù)據(jù)層、平臺層、應(yīng)用層和基礎(chǔ)工作、安全保障體系和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。其次再理順?biāo)畔⒖蚣芨鳂?gòu)成部分的具體內(nèi)容和相互之間的關(guān)系。

我國在水利信息化建設(shè)當(dāng)中往往重基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)庫的開發(fā)，但水利相關(guān)信息卻是紛繁復(fù)雜，表現(xiàn)形式多樣，如果沒有整體的信息資源規(guī)劃戰(zhàn)略，則開發(fā)的信息管理系統(tǒng)實用性和效率必然打折扣。所以在水利信息化建設(shè)中最重要的一環(huán)就是對信息的整體設(shè)計和規(guī)劃，即信息框架的建設(shè)，這是我國水利信息化事業(yè)的基礎(chǔ)工程之一。

3.3 水利信息系統(tǒng)構(gòu)建及評價

信息系統(tǒng)框架構(gòu)建完成后，就是建立針對性的信息系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫，滿足不同信息用戶的需求。信息系統(tǒng)的開發(fā)是以需求為導(dǎo)向的，最終系統(tǒng)開發(fā)的成功與否需要使用者或相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行客觀評價。對設(shè)計出來的信息系統(tǒng)的要做總體評價和具體評價，包括系統(tǒng)總體感受，各功能模塊的便利性以及數(shù)據(jù)提供的準(zhǔn)確性等。其次，在評價中要闡述系統(tǒng)框架的構(gòu)成和具體內(nèi)容，框架各部分的相互關(guān)系等。分析水利信息框架在建設(shè)水利數(shù)據(jù)共享平臺的意義，分析其在存在的優(yōu)點和不足。

4 結(jié)論

總之，水利事業(yè)關(guān)系國計民生，水利信息化建設(shè)是現(xiàn)代水利事業(yè)發(fā)展的基石，大力發(fā)展水利信息化是國家的重大戰(zhàn)略之一。研究并掌握我國水利信息化事業(yè)的現(xiàn)狀，為信息化整體建設(shè)打好框架，能夠為國家水利事業(yè)發(fā)展提供一定參考，助推水利信息化發(fā)展的進(jìn)程。