1、現代信息技術與水利工程管理信息化操六根( 2015 水管班 , 學號： 09041524004)摘要 : 介紹了現代信息化技術在水利工程管理的結合應用，以及我國水利信息化建設的現狀 , 從基礎設施、信息化標準、信息化應用及信息化建設成果等方面分析了水利信息化建設的趨勢。關鍵詞 : 現代信息化技術；水利工程管理信息化； 信息化標準； 專項業務應用系統。一、引言信息化是當今世界經濟和社會發展的大趨勢，信息化與經濟全球化相互交織，推動著全球產業分工深化和經濟結構調整，重塑著全球經濟競爭格局。加快信息化發展，已經成為世界各國的共同選擇，信息化水平已成為衡量一個國家和地區現代化水平的標志之一。信息技術主

2、要是指信息的獲取、傳遞、處理等技術，即信息的產生、收集、交換、存儲、傳輸、顯示、識別、提取、控制、加工和利用等技術。信息技術是當今世界創新速度最快、通用性最廣、滲透性最強的高技術之一，水利信息化就是要充分利用現代信息技術，深入開發和廣泛利用信息資源，促進信息交流和資源共享，實現各類水利信息及其處理的數字化、網絡化、集成化、智能化，全面提升水利為國民經濟和社會發展服務的能力和水平。現代信息技術主要指以先進的數字處理技術和微電子技術為基礎的信息技術，主要包括微電子技術、計算機技術、通信技術和軟件技術等方面。近年來，隨著經濟社會的不斷進步、信息技術的迅猛發展和水利事業的全面推進，水利信息化逐步深入。

3、特別是2003 年第一次全國水利信息化工作會議以來，全國水利系統堅持以水利信息化帶動水利現代化，緊緊圍繞水利信息工作， 認真組織實施全國水利信息化規劃，初步形成了由基礎設施、應用系統和保障環境組成的水利信息化綜合體系，有力推動了傳統水利向現代水利、可持續發展水利的轉變。二、現代信息技術在水利信息化中的應用現代信息技術在水利信息化中的應用集中體現在水利信息化綜合體系中，水利信息化綜合體系（如圖 1 所示）是全國水利信息化規劃（“金水工程”規劃）提出的水利信息化的基本框架，由水利信息基礎設施、水利業務應用和水利信息化保障環境構成。涉及的主要技術包括 3S（GIS,RS,GPS）、信息自動采集、通信

4、與網絡、信息存儲與管理、系統集成、決策支持、辦公自動化、運行維護等，這些信息技術分別屬于水利信息化綜合體系的某個層次或貫穿了多個層次，這些技術的廣泛和深入應用發揮了重要作用。應用戶應用用軟支撐應用信數件息水據信息服務化利中保信心障息信息匯集與存儲環基境礎設水利信息網施水利信息采集設施圖 1水利信息化綜合體系結構（一） 3S 技術具體到水利信息化， 3S 技術既包括屬于信息采集層次的遙感技術（ RS），也包括屬于信息服務的地理信息技術（ GIS），以及屬于用戶應用的衛星定位技術（ GPS）。遙感技術如同傳說中的“千里眼” , 通過收集物體表面的電磁波（輻射、反射、散射）信號，獲得目標固有特征及狀

5、態信息的技術。遙感技術系統由空間信息采集、地面接收和預處理、地面實況調查、信息分析應用等子系統組成。遙感作為一種高效獲取信息的手段，其蘊涵的信息量豐富、全天候、信息獲取周期短和多光譜特性，在水旱災害損失評估、大面積水體水質監測、水土流失監測等方面得到廣泛應用。防汛抗旱方面， 遙感能在降水遙感監測、 洪水災情監測與評估、緊急救災和災后重建以及區域旱情監測與評估等業務中發揮突出作用，衛星提供的災情信息比其他常規手段更加快速、客觀和全面。目前，水利部每天接收 NOAA 、風云、MODIS 等遙感數據，接收的 NOAA 、風云衛星數據已成為日常防汛抗旱水情氣象會商的重要數據源。水利信息中心組織開發的

6、MODIS 水利應用與發布平臺每天接受 MODIS數據，生產作物缺水指數模型等專題產品，能向行業廣大用戶提供服務，未來將深入開發研制和完善的基于衛星遙感的植被指數模型、熱慣量模型、作物缺水指數模型、植被指數與地表溫度特征空間模型、微波模型、水文模型和氣象模型等。衛星遙感、航空遙感在汶川地震特別是在堰塞湖的監測、處置中發揮了重要作用。水土流失監測評價方面，遙感以其宏觀、快速、動態和經濟的特點，成為土壤侵蝕調查的首要信息源，到目前為止，進行了兩次全國范圍的遙感水土流失調查，為我國水土保持規劃和治理工作奠定了基礎，同時，根據不同時期或年代土壤侵蝕強度分級分析對比，評價水保工程治理效果，指導今后水土保

7、持規劃和設計工作。地理信息系統 (GIS)是以地理空間數據庫為基礎， 采用地理模型分析方法，適時提供多尺度的空間的和動態信息，具有區域空間分析、多要素綜合分析和動態預測能力，是水利信息管理和分析的強有力的工具。地理信息系統包括空間數據輸入、空間數據存儲與管理、數據處理與分析、輸出等子系統。地理信息系統在水利信息資源管理、防汛抗旱、水資源管理、水利工程建設管理等方面作用突出， 效益顯著。水利部建成了全國 1：25 萬水利基礎電子地圖，并向流域機構、省級水利部門以及部分直屬單位分發，為水資源綜合規劃、流域綜合規劃等重大項目提供數據共享，避免了低水平重復生產數據，并為基于空間的信息共享打下了基礎。建

8、成了長江干流、洞庭湖、鄱陽湖等水域水下地形圖，為水文預報、河道河床和湖泊演變分析等打下了堅實的基礎。部分流域、 地方建成了 1:5 萬、1:1 萬的水利基礎電子地圖以及局部三維電子地圖，為水利信息的管理、應用、表達提供了全新的手段和平臺。衛星定位系統 （GPS）具有定位的高度靈活性和高精度、 快速度、提供 3 維坐標、全天候作業、操作簡便以及全球連續覆蓋等特點 ,已成為獲取現勢空間數據的重要手段 ,也廣泛應用于防汛減災、水情測報、水資源實時監控、水土保持監測與治理以及水利工程建設與安全監測等方面。衛星定位系統由空間段、控制段、用戶段三個部分組成，比其它無線電導航系統精度更高。采用 GPS定位技

9、術，可以精確地定位險情發生的地點，輔助通信技術后能實現現場和指揮中心的聯動。GPS在長江干流、洞庭湖、鄱陽湖等重要水域水下地形測量中發揮了重要作用。3S 技術在水利業務中常常集成應用，單獨運用其中的某一種技術往往不能滿足實際需要。實際上，以上介紹的水土流失監測、防汛減災、水下地形測量等應用不同程度應用到了 3S 技術。（二）信息自動采集技術自動采集技術指能有效擴展人類感覺感官的感知域、靈敏度、分辨率和作用范圍的技術，包括傳感、測量、識別和遙感遙測技術等。目前，全國省級以上水利部門已建成各類信息采集點 26500 多個，采集要素覆蓋雨情、水情、工情、旱情、災情、水質、水保、地下水、供水、排水等，

10、對生態、海潮、風情等要素的監測也取得很大進展。體現信息化水平的非接觸式采集設備大量使用，無人值守站點逐步推廣，監測方式不斷創新，信息采集的精確性、時效性和工程監控的自動化水平顯著提高。根據2008 年水文年報統計， 83.4%的雨量站實現了固態存儲或自動測報， 56.1%的水文站實現了固態存儲或自動測報。同時，視頻監控技術得到廣泛應用，據不完全統計，到 2007 年底，全國省級以上水利部門建成的各類水利工程監控系統的監控點達到 6430 個，遠程視頻控制比例達到 47%。在信息采集方式方面，水利部利用新一代天氣雷達監測網，能快速獲得降雨預報信息。長江委長江河道采砂管理遠程可視化實時監控系統利用

11、現代傳感技術，對省際邊界重點河段實現遠程、實時、可視化監控，并通過遠程監控與日常巡邏有機結合，提高監管和執法準確性和有效性。廣東省采用具有國際先進水平的測量系統測量重點水體水下地形，該系統集成了現代空間測控技術、聲納技術、信息處理技術，具有高效率、高精度和高分辨率的水下地形測量能力。 另外，3S 技術在信息自動采集中發揮了越來越重要的作用。（三）通信與網絡技術水利通信與網絡是水利信息化的信息高速公路，為水利信息的高效可靠傳輸提供了有力保障 ,把地理分散、 種類繁多、信息量大的水利信息通過連接起來 ,保證語音、數據和圖像信息能夠高效安全地傳輸和交換。水利通信與網絡系統的建設起源于河南“ 75.8

12、”大洪水，由于當時通信和網絡的局限， 水情、工情信息及指揮調度決策無法及時傳遞，釀成洪水泛濫、人身傷亡、財產損生的嚴重后果。隨后，水利部決定加強通信網絡建設，之后，隨著通信技術的發展，水利通信網絡先后采用了短波、超短波、模擬微波、數字微波、集群通信、衛星通信等技術。目前，全國已建成重點防洪地區微波通信電路15 條；在公眾電信網覆蓋不足的地區配備了大量的短波、超短波電臺；在重點防洪地區和大中型水庫建立了200 多個庫區自動測報系統。全國初步建成了一個由水利部衛星通信主站、網絡管理中心（北京）和600 多個衛星通信小站組成的結構較完整、技術較先進、功能較齊全的防汛通信衛星網。值得注意的是防汛通信車

13、在防汛指揮等領域作用顯著，防汛通信車集衛星通信、微波通信及計算機網絡通信于一體，能實現視頻直播、視頻會商、移動網上辦公、廣播擴音和照明等功能。同時，防汛通信網能在山洪、泥石流的減災中發揮不可替代的作用。水利信息網是水利行業各單位計算機與網絡設備互連形成的網絡系統，按業務范圍和安全保密要求分為政務外網和政務內網。水利信息網按網絡層次分為廣域網、園區網、部門網和接人網四個層次，其中廣域網又分為骨干網、流域省區網和地區網。上世紀80 年代中期，水利信息中心的前身之一水文水利調度中心以及江蘇、遼寧等個別單位和個別部門先后在局部范圍建設了Decnet 網絡、 NOVELL 網絡，取得了較好效果。隨著計算

14、機網絡技術的進步以及水利業務應用需求的需求， 1994 年，水利信息中心依托X.25 公網組織建設了全國實時水情計算機廣域網，為實時水雨情信息的傳輸提供了通道。 2003 年以來，隨著水利信息化的發展特別是國家防汛抗旱指揮系統的實施，水利部組織建設了水利信息網骨干網，目前，水利信息網覆蓋了所有省級以上水利部門，與地市水利部門聯通率達到63.1%，北京、上海、江蘇、浙江、廣東等省市實現了區縣級水利部門的全覆蓋。同時，依托水利電子政務項目，建設了連接水利部、七個流域機構的水利電子政務外網。視頻會議系統作為依托與水利通信與網絡的特殊的信息可視化應用基礎設施，由于其在節約會議的經費時間、提高開會效率、

15、適應某些特殊情況等方面的巨大優勢，逐步成為異地會議的首選方案，顯示了重要作用和顯著效益。水利部與七個流域機構、 31 省（區市）、4個重點工程局之間以及 23 個省（區市）建立了實現區域覆蓋的視頻會議系統，連接單位達到 460 多個，部分省市聯通到了區縣甚至鄉鎮水利部門。（四）信息存儲與管理技術經過建國 50 多年來的工作，各級水利部門積淀并形成了海量的水利信息資源，這些數據是國家空間基礎設施的重要組成部分，是開展各項水利業務的重要支撐。為了充分發揮海量數據在水利工作中的基礎作用，實現信息共享，各級水利部門積極利用先進的信息存儲與管理技術，包括海量存儲設備、服務器、數據庫管理系統。隨著計算機應

16、用技術、硬件技術和網絡技術的日新月異，存儲技術也在飛速發展 ,就單個存儲系統而言，其可靠性、輸入/輸出性能、可擴展性、連接性及可管理性日臻完善，諸如EMC 、HDS、NetApp、IBM 等公司的高端存儲系統，已被廣泛運用于企業的核心業務系統。目前交互式虛擬超大容量網絡存儲（ SAN ）技術正在逐步取代老式的磁盤陣列存儲 （DAS）、網絡存儲（NAS）技術，它具備了 DAS、NAS所沒有的性能和特點，具有明顯的技術優勢。近年來SAN 技術已逐漸成為結構化數據存儲的首選方案。目前，到2007 年底，各級水利部門配備的各類存儲設備形成了約133TB 的存儲能力。水利部正在實施的數據存儲與備份系統將

17、配置容量為30TB的在線存儲、50TB的近線存儲、100TB的離線備份以及30TB的異地數據備份存儲，將為水利部各業務應用提供集成高效的數據存儲、備份和恢復服務。服務器指的是在網絡環境中為客戶機（ Client ）提供各種服務的、特殊的專用計算機，服務器不僅僅是網絡設備的中樞，承擔著數據的接收、處理、轉發、發布等關鍵處理任務。按服務器的機箱結構來劃分的話，可以把服務器劃分為 “塔式服務器”、“機架式服務器” 和“機柜式服務器”等三種。由于服務器非常重要，對服務器提出了可擴展性、可用性、可管理性和可利用性等方面的高要求，目前，服務器集群技術、熱備、負載均衡等在水利行業都有廣泛的應用。據不完全統計

18、，到 2007 年底，省級以上水利部門配置了2600 多臺網絡服務器。數據庫管理系統是一種操縱和管理數據庫的大型軟件，用于建立、使用和維護數據庫，它對數據庫進行統一的管理和控制，以保證數據庫的安全性和完整性。數據庫管理系統提供多種功能，可使多個應用程序和用戶用不同的方法在同時或不同時刻去建立，修改和詢問數據庫，使用戶能方便地定義和操縱數據，維護數據的安全性和完整性，以及進行多用戶下的并發控制和恢復數據庫。數據庫管理系統在水利信息化中得到廣泛應用，目前已成為水利信息管理的主要工具，管理的數據類型包括文本、數值、地理空間、多媒體等。據不完全統計，到 2007 年底，省級以上水利部門正常提供信息服務

19、的數據庫達到 469 個，數據庫內容覆蓋了水利業務的方方面面。（五）軟件工程技術軟件工程(Software Engineering，簡稱為 SE)是一門研究用工程化方法構建和維護有效的、實用的和高質量的軟件的學科。它涉及到程序設計語言，數據庫，軟件開發工具，系統平臺，標準，設計模式等方面。軟件已經滲透到我們日常工作、 學習、生活的方方面面， 但是，由于缺乏快速開發各種滿足質量要求、 安全、可靠的軟件的合用技術，軟件的生產能力遠遠滿足不了飛速發展的實際需求。軟件工程就是將系統化的、嚴格約束的、可量化的方法應用于軟件的開發、運行和維護，即將工程化應用于軟件。軟件工程過程主要包括開發過程、運作過程、

20、維護過程。它們覆蓋了需求、設計、實現、確認以及維護等活動。需求活動包括問題分析和需求分析。問題分析獲取需求定義，又稱軟件需求規約。需求分析生成功能規約。設計活動一般包括概要設計和詳細設計。概要設計建立整個軟件系統結構，包括子系統、模塊以及相關層次的說明、每一模塊的接口定義。詳細設計產生程序員可用的模塊說明，包括每一模塊中數據結構說明及加工描述。實現活動把設計結果轉換為可執行的程序代碼。確認活動貫穿于整個開發過程，實現完成后的確認，保證最終產品滿足用戶的要求。維護活動包括使用過程中的擴充、修改與完善。伴隨以上過程，還有管理過程、支持過程、培訓過程等。應該說，前些年，水利信息系統的開發并沒有按照軟

21、件工程的要求進行，軟件開發的隨意性比較大，總體效率不高，很多時候甚至依靠開發人員的創造和靈感，這對軟件的維護和擴展造成了很多困難，很多系統開發后不久就因業務變動等原因放置不用。目前，水利信息系統的開發正逐步按照軟件工程的要求進行，但還有很多工作需要開展，尤其是業務流程的規范化工作。（七）信息系統集成技術根據諾蘭模型，信息化的階段可被劃分為初始階段、普及階段、發展階段、系統內集成階段、跨部門集成、成熟階段等多個階段（諾蘭模型）。目前，我國水利信息化總體上處于發展階段，同時，具有從發展階段到集成階段的過渡的需求。也就是說一方面要大力發展水利信息系統，同時，我國的國情不容許走先分散發展再集成的老路，

22、需要在發展的同時發揮集成技術的作用，走高效發展之路。隨著水利信息化的不斷發展，各水利部門都根據自身的需要，建立了許多應用系統，對降低工作人員的信息處理工作量、提到工作效率起到了良好的作用。但總的來看，現有系統中，信息的有效利用率低，部門內部以及部門之間信息與業務流程銜接不緊密，各類信息系統相對獨立，信息系統建設水平較低， “信息孤島”問題比較突出，資源和投資浪費現象較為嚴重。信息系統主要集成包括三個層次：數據集成、應用集成、門戶集成。數據集成解決數據的共享問題，使數據得到更廣泛的應用，尤其是數據的綜合應用。在此基礎上，隨著應用的深入發展，還可以建立面向主題的數據倉庫應用等。數據的規范化和標準化

23、是數據集成的基礎， XML 已逐步成為數據集成的標準。應用集成是基于業務流程的集成，它可以集成各種應用系統，除了解決各應用系統間的信息共享的問題，還關注各應用系統間的業務協同。應用集成主要包括Web Services、J2EE適配器體系結構、 Java 消息服務等標準，中間件服務器、消息服務器、業務流程管理等技術成為應用集成的重要技術和工具。水利部建設中的電子政務系統將初步實現綜合辦公、規劃計劃、國際合作與科技、人事勞動教育、網上監察等業務的協同。門戶是 IT 領域的新技術，門戶集成技術的應用可以方便不同用戶根據業務需求，利用應用集成平臺生成的各種資源定制不同的應用。門戶為用戶訪問不同來源的信

24、息和應用程序提供入口。通常門戶從本地或遠程數據源（如：數據庫、業務系統、內容提供者或遠程 Web 站點）獲取信息。它們加工此信息并將其聚集到復合頁中， 用一種簡潔、方便的使用形式為用戶提供信息。幾乎目前所有的門戶實現都提供一種組件模型，它允許將稱為 Portlet 的組件插入到門戶基礎結構中。（八）決策支持技術決策支持系統（ DSS）是以管理科學、運籌學、控制論和行為科學為基礎，以計算機技術、仿真技術和信息技術為手段，針對半結構化的決策問題，支持決策活動的具有智能作用的人機系統。它能夠為決策者提供決策所需的數據、信息和背景材料，幫助明確決策目標，進行問題的識別，建立或修改決策模型，提供各種備選

25、方案，并且對各種方案進行評價和優選， 通過人機交互功能進行分析、 比較和判斷，為正確決策提供必要的支持。在水利信息化建設中，決策支持系統建設是最高層次的建設。它重點完成水利信息化中的知識發現與基于智能化工具的應用系統建設，在此基礎上完成水利行政、防洪、水資源管理、水環境管理等決策支持服務系統的建設任務，全面達到水利現代化對水利信息化的要求。（九）辦公自動化技術辦公自動化簡稱 OA(Olfiee Automation) ，是一種人機結合的系統，通過將各種現代科學技術和行為科學融為一體應用于辦公管理領域，使大部分可重復的、程序化的、繁雜的工作由系統來完成，辦公業務的核心一人從事具有創造性的工作，以

26、達到提高效率、增強決策效能的目的。辦公自動化技術是對傳統辦公方式的一次革命，是社會信息化的重要標志。辦公自動化技術的發展與計算機技術的發展息息相關，隨著計算機應用的普及， 辦公自動化技術得到了相應的發展， 從電話、打印機、傳真機，簡單的文件處理系統，到目前的綜合辦公平臺。據不完全統計， 到 2007 年底，40 個省級以上水行政主管部門中，42.5%的在本單位內部實現了公文流轉無紙化，還有 3 個實現了與上下級間的公文交換無紙化。 2008 年 1 月 1 日，水利部綜合辦公系統在水利部機關投入正式運行。系統上線運行以來，水利部機關日常政務工作基本實現了網絡化、電子化處理，改變了日常辦公方式，

27、提高了辦公效率。據不完全統計，截至到2008 年 6 月底，水利部機關和各流域機構通過該系統已處理了約2 萬件電子文件。三、現代信息技術在水利信息化中的展望在剛剛結束的全國水利信息化工作會議上，陳雷部長在重要講話中提出：當前和今后一個時期，水利信息化工作的指導思想是：以鄧小平理論和 “三個代表” 重要思想為指導， 深入貫徹落實科學發展觀，全面貫徹國家信息化發展戰略部署，緊緊圍繞大力發展民生水利，促進傳統水利向現代水利、 可持續發展水利轉變的目標， 以需求為導向，以創新為動力，以應用促發展，堅持統籌規劃、協調有序推進，搞好頂層設計、統一技術架構，強化資源整合、促進信息共享，完善體制機制、保障良性

28、運行，全面提升水利信息化水平，以水利信息化帶動水利現代化。為了實現以上目標，需要關注現代信息技術的發展，特別是這些技術對水利工作的重要影響，包括闊下一代網絡、第三代通信、 3S 集成和虛擬仿真、高性能計算等技術。下一代網絡（ NGN）是一種全新的網絡架構， 涉及下一代交換網、接入網、傳輸網、互聯網以及移動網等多個領域。 第三代通信技術（3G）在傳輸聲音、數據等數據的速度大幅提升，能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。遙感（ RS）、地理信息系統（ GIS）、全球定位系統（ GPS）、虛擬仿真技術的廣泛運用，有條件針對流域進行快速實時模擬，將水資源與自然界的交互作用真實地再現在人們眼前，把對空間的抽象思維延伸到了形象思維； 空間數據庫技術及 GIS 的應用使得大量與位置信息有關的水資源及各類信息的存儲檢索可以按照空間或時間進行檢索；遙感技術 (RS)的引入使流域下墊面狀況模擬