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长江水文信息化及其发展探讨

发布时间: 2014-01-28 07:54:55   来源: 人民长江   浏览次数: 142

1 概述

水利信息化是国家信息化建设的重要组成部分,它是指充分利用现代信息技术,深入开发和广泛利用水利信息资源,实现水利信息采集、传输、处理和服务的网络化与智能化,全面提长水利事业各项活动的效率和效能的历史过程。水利信息化的发展目标是通过现代通信、计算机网络等先进的信息技术在全行业的普遍应用,充分开发应用与水有关的信息资源,直接为防洪抗旱减灾,水资源的开发、利用、配置、节约、保护等综合管理及水环境保护、治理等决策服务,提高水及水工程的科学管理水平。

充分开发信息资源是水利信息化的重要实质性内容。水文信息包括了所有描述水体天然和人为影响等各类要素,是水利信息中最重要、最活跃的部分,是水利信息资源的主体之一。因此,实现水利信息化,必须首先实现水文的信息化。由于受到信息技术的发展和水文科学本身进步的共同影响,水文信息化一般被认为是不断应用信息技术和水文科学的最新成果,在空间、要素和尺度3个方面拓展自己的信息获取能力和信息服务能力的历史过程。作为水利信息化建设的重点,水文信息化必须重点解决信息的采集传输、处理和服务3大环节的技术与管理问题,逐渐形成以数据采集和处理自动化为基础,以智能化知识发现工具为手段的水文信息服务。

2 长江水文信息化发展历程

长江水文的信息化也是遵循行业信息化的发展规律,围绕水文信息的采集、传输、分析处理和服务进行的。经过多年的建设,在水文信息的自动化采集、计算机网络化传输、业务应用系统和运行管理等方面初步形成了较为完善的信息化体系。

2.1 信息采集

建国初期,长江水文的水位、雨量、流量等水文要素基本采用人工预测、测量。20世纪50年代后期开始研制生产水位、雨量自记设备,至20世纪80年代才逐步较大规模地推广应用,但也仅限于自动采集、模拟记录。20世纪90年代,水雨情信息的数字化采集技术迅速发展,进入21世纪后日臻完善;流量要素的采集也逐步发展,应用了计算机智能控制、GPS定位、ADCP等新技术、新设备和新方法。

2.2 信息传输

长江的水位报告在20世纪30年代是通过电报局及无线电台沿江传递的。20世纪80年代,通过邮电局(所)拍发水情电报、超短波电台和电话通讯是主要的传输方式。20世纪90年代,水文信息传输走过了电传专线、电话语音、X。25窄带分组交换网络的发展过程。进入21世纪,覆盖长江流域的计算机宽带网络逐步形成:流域内15个水情分中心、3个集合转发站、10个重点水文站各自独立形成了计算机局域网,租用23条电信公司SDH专线构成了长江水文的传输网络主干线路。一个技术先进、扩展能力强、覆盖范围广的长江水文计算机广域网联通了主要的信息节点,实现了水文信息的网络实时快速传输。

2.3 信息分析处理

洪水预报是水文信息的重要应用内容,其技术发展过程在水文信息处理方面具有典型代表性。传统的预报作业全部依靠手工操作,以相关图为主要预报方法,从20世纪50年代到80年代中期技术变化不大。从20世纪80年代后期开始,随着计算机工具和技术、信息处理技术及预报技术的发展,洪水预报开始进入“现代洪水预报”的新阶段。其中,网络和数据库等信息技术的广泛应用发挥了关键作用。一大批业务信息系统(如防汛会商、河道泥沙分析等)相继投入业务分析处理应用。

2。4 信息服务

作为重要的基础信息之一,水文信息无论是在水利行业还是国家社会经济的多个方面都有着广泛应用。水文不仅要以及时、准确的水文信息和分析预报成果在防汛抗旱中为决策提供科学依据,而且要为水资源配置、节约和保护等涉水事务的管理提供基础性服务[6]。为努力实现这个目标,长江水文信息服务从当初的电台公告开始,经历了发送电报、电话问答、移动寻呼等定点、定时、小信息量的被动服务为主到互联网、专网和短信等随时随地、大信息量、主动服务的跨越。覆盖全江重点区域和测站的视频会商系统及VOIP内网电话通讯系统在内部业务服务中发挥了无可替代的作用,以GIS为平台的水文专业服务信息系统的广泛应用大大提长了信息服务技术水平和服务能力。目前,旨在提供基于原始资料的深加工水文分析产品服务的理念正在逐步形成并付诸于业务实践中。

2。5 信息化体系

与国家信息化、水利信息化一脉相承,长江水文信息化健康发展同样遵循基础设施建设、应用系统和保障措施3个要素缺一不可的共同规律。水文信息化的建设工作发生在业务的各个具体环节中,先进技术和设备的应用会明显提高生产效率,但信息化最终目标的实现及总体效益的体现则取决于信息化体系建设的完备与否。

水文信息的采集传输、处理和服务是一个个信息化的环节,都涉及到基础设施、应用系统和相应的保障措施,只有各个环节都在统一的信息化体系下,遵循统一的标准、制定统一的管理措施、互联互通、有效整合才能充分发挥信息化的优势和效率。2005年7月1日,长江水文在全国率先实现所属118个中央报汛站的自动报汛。据2006年统计,99。8%的测站水文报汛信息20min内可到达长江流域水情中心、99。3%的报汛信息30min内可到达国家防总,信息正确率大于95%,远远高于国家防汛指挥系统建设规定的控制指标,在全国处于领先地位。这一成就正是在多年各环节的信息化建设基础上,通过大量的整合工作,初步形成了长江水文信息化体系后才取得的。相关工作包括:对不同仪器设备、不同软件系统的有效整合,对不同规模的传输信道和网络的调整和改进,对各项技术标准、管理制度的修改和完善,以及大规模的技术人员培训等等。

3 存在的主要问题

水文信息化的目标是为社会提供更新、更好的信息产品,因此如何利用先进的技术,获取更多种类、更大时空尺度的信息,充分开发利用水文信息资源,满足社会的全方位需求,是水文信息化要解决的根本问题。虽然长江水文信息化在过去多年的建设中取得了跨越式发展,但在信息化体系、整合与协同应用、基础信息源建设和应用服务理念等方面仍然存在较大差距。

3。1 信息化体系有待完善

2005年,在“118个中央报汛站自动报汛”实施过程中,通过业务流程梳理和全方位的资源整合,初步建立了包括基础信息网络、报汛业务应用系统及相关保障措施的测报信息化体系,也为水文全方位信息化提供了成功有效的示范。但是,这一体系仅能满足水文行业为防汛测报提供服务,只是水文信息化的要求,现有的水文信息化体系在以下几个方面存在不足:

(1)基础设施方面。覆盖全江水文业务的基础信息网络缺乏统一完整的规划和发展目标,网络建设的层次划分及相应的建设标准尚不明确;与业务应用相关的信息化基础设施建设完全由业务需求驱动,前瞻性的缺失往往导致重复建设和投资效率下降;基础建设投资中硬软件比例不当,重硬件轻软件的现象比较突出等。

(2)水文业务应用系统建设的标准基本上是空白。由于缺乏一个全面的体系标准,各类业务应用系统在有效解决各类业务需求的同时相互独立,系统的开发应用水平往往因人而异、标准不一,形成了成果与信息共享和交换的重要障碍。

(3)缺乏长远有效的保障机制。信息化的保障机制涉及到资金投入、运行管理、人才培养和思想观念等多个方面,健全的保障机制才能保证信息化的可持续建设和发展。由于信息化是在专业业务基础上的新兴业务,往往存在投入预算不足、运行管理重视不够和相关人才匮乏等问题,严重制约未来发展和已建设信息系统效益的发军。

3.2 整合与协同应用亟待加强

单个业务环节的信息化能发挥出局部效益,但整合与协同应用更能体现出信息化的巨大优势。长江水文自动报汛业务实践就充分证明了这一点。建设于不同时期、基于不同软件平台开发的各类水文业务应用系统在各个环节都大量存在,由于前期建设缺乏整合与协同应用的理念,形成了一个个“信息孤岛”,很难形成信息服务和应用的合力。各类信息系统的相互分割和基础信息的分散导致使用不便,不公直接影响了信息服务水平,而且制约了水文信息分析处理能力的提升。

3.3 基础信息建设薄弱

水文是信息密集型的基础行业,在水文业务的各个环节都产生大量的信息,其最终成果也是各类水文要素信息,并且是时间越久越能体现出其价值。因此,基础信息的建设尤为重要。需要说明的是,基础信息除了水文要素成果外,围绕其产生的行政、人力物力投入等管理决策类信息也越来越重要。目前,水文的最终成果仅仅是部分(如水文、水质、河道等整编资料)进行了数据库或纸质归档方式的管理。由于历史原因,部分以电子方式存储的资料的连续性和准确性还有待完善。与此同时,大量的信息还处于纸介质保存状态,信息化程度很低,导致使用不便。

3.4 应用服务理念需要更新

水文行业的成果是信息,信息的价值体现在对内对外的服务两方面。对内服务有助于提高协作能力和业务水平,对外服务则是水文行业对整个社会的责任和义务。传统的理念是生产什么就提供什么、等待索取的被动式服务。在信息技术高度发达的今天,通过网络等便捷的交互方式,主动充分开发利用各类信息资源,对不同需求提供多样化的、合适的分析加工产品是信息服务的发展方向,也是信息化的发展目标,需要从业人员的理念更新。

4 未来建设发展思路

4.1 对水文信息化的再认识

以应用需求为主要驱动力的长江水文信息化自20世纪80年代伴随信息技术的发展开始进步,进入21世纪得到了突飞猛进的跨越式发展。在取得显著成绩的同时,信息化体系本身不完善产生的问题成了信息化发展的瓶颈。所以,必须基于长江水文信息化的实际对水文信息的发展状况、发展阶段重新审视、准确定位。

(1)基础设施是信息化初级阶段必须要首先完成的建设内容。基础网络及相关的设备设施、运行环境等是基础设施建设的主要内容,任何业务应用都依托于网络的正常运转。目前,长江水文的基础网络已经成型,基本能满足未来3a左右的业务需求。由于组网选型的充分论证,未来在覆盖范围及带宽扩展上具有很大的灵活性,随时可以根据需要增减。

(2)综合业务应用是信息化的核心。业务应用具体表现为基于PC和网络的一个个信息系统。其中,有些是独立运行的,如水文局建立的视频会商系统、VOIP系统等;有些则是水文信息“生产流水线”上的一个个“链条”,只有协同成一个整体才能发挥最大效益,比如“自动报汛系统”。因此综合业务应用是未来发展的关键。由于长期以来业务分属不同部门等原因,在目前信息化过程中陆续建设的这些属于“链条”角色的应用系统(以软件系统为主)大都处于相互分割的状态,彼此互联互通困难,信息在其间的“流动”靠人工拷贝等较为原始方式。

(3)全业务的整合与协同是发展方向。全业务整合与协同也是一种全新的、先进的应用理念,信息技术的发展也为水文全业务的整合与协同提供了契机。包含基础设施层、信息资源层、应用支撑层、应用层和服务渠道层等5大层面的先进建设模式应该是水文信息化业务应用系统的发展方向。其最大优点是各层面相互分工协作,保障信息在各个层面的无障碍共享和交换。

(4)正确处理信息化过程中的硬件和软件、建设与管理、标准化与个性化、先进与实用的关系。合理的软硬件投资比例、高水平的水利专业软件是信息化各项目标任务真正实现的前提。信息化过程中,建设是管理的前提和基础,管理是工程长期发挥效益的重要手段。为确保系统的良性运行,长期受益,要从根本上解决“重建轻管”问题。统一标准,是避免低水平重复建设,实现互联互通、资源共享、信息安全,推动信息化健康、有序地发展的有效措施,特别是网络和信息系统的标准规范要统一。但标准化前提下的个性化、多样化的系统应用和服务本身也是信息化的发展要求之一。信息化建设既要满足现实管理的需要,又要符合当代信息技术发展的趋势,因此需要努力做到在实用基础上的先进和先进指导下的实用。

4。2 未来的建设发展思路

在认真总结和分析过去长江水文信息化工作、合理评估和定位当前的水文信息化发展状况的基础上,理清未来的建设发展思路是将长江水文信息化推向纵深发展所必需的。结合信息技术发展的新特点,完善信息化体系、推进业务整合与协同、重视基础信息工作、更新服务理念是解决当前信息化中存在的主要问题、推动信息化建设取得突破的关键。

(1)完善信息化体系。要统一修订全江水文基础信息网络的发展规划,明确网络的规模、层次和相应的建设与技术标准,拟定建设发展的时间表;要充分分析各项水文业务流程和信息开发利用服务流程,在统一规范和标准的前提下,采用先进的软件系统建设模式,开发研制满足不同需求的水文业务信息系统;要从整体出发,前瞻性地制定相关技术标准和运行管理制度,尽可能地明细化、可操作,并强制性予以遵守和实施。

(2)推进业务整合与协同。水文业务信息化的内容可分为基础专业业务(如水文信息的采集、传输、处理分析等)、管理业务(适应基础业务的人、财、物管理)和决策服务(对内提供专业和管理信息,对外提供公众服务)。其中,专业业务和管理业务是基础和核心,决策服务是目的所在。专业业务和管理业务要求信息越微观、越具体越好,而决策服务则着眼于大量微观具体基础之上的总体性特征,有很强的针对性、目的性。而决策时有时又需要详尽的个例分析和支撑,所需的信息具有跨部门、综合性的特点。因此,要充分满足各方面的需求,业务系统必须既能独立运行,又能相互协同。

(3)重视基础信息工作。信息是水文的命脉,丰富、整合和开发利用基础信息是水文信息的重点。重视基础信息工作不仅是要保证信息的连续性、正确性、规范化、标准化,更要让日常的各荐工作成为信息生产的一个重要环节,工作结束了,相应的信息也就形成了。数据库是支撑基础信息工作的强有力工具,基础信息工作一是要丰富数据库的内容,二是要对水文内部的各类信息资源(表现为各种数据库)进行集成,形成有一定聚合度和服务目标的水文信息资源,从而有利于资源的开发利用。

(4)更新服务理念。信息化是技术变革,更是一个理念的更新过程。如同交通技术的进步极大改变人类的生活,信息化要改变的是信息的共享和交换方式,相应的业务实践和思维模式必须同步转变。信息化过程中,要转变依靠经验的模式,增强依靠信息技术提升业务管理的科学性与自觉性;要转变保官运亨通、闭塞的观念,树立信息开放、信息共享的新观念;要转变保守、闭塞的观念,树立信息开放、信息共享的新观念;要转变小而全的建设模式,坚持统一标准、统一规划、整体建设。同时,要充分认识到信息化是一个过程,只要阶段性目标没有终极目标,需要随着信息技术和水文专业的发展不断完善。

5 结语

信息化是指培养、发展以计算机为主的智能化工具为代表的新生产力,并使之造福于社会的历史过程。长江水文信息化在水利信息化的总体架构下进行了卓有成效的建设工作,初步形成了包括基础信息网络、业务应用系统及运行管理制度规范等在内的信息化体系。但是,伴随着信息技术和水文学科进步,长江水文信息化在向纵深发展、提长综合服务能力等方面依然而临着很多问题,需要从完善信息化体系、推进业务整合与协同、重视基础信息工作和更新服务理念等方面统一认识、理清思路、统一规划、加强协调。在完善的信息化体系基础上的全业务综合业务应用与协同是长江水文信息化未来发展的关键,也是难点所在。

 

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