现代信息技术在水利行业中的应用
时间：2021-04-09 07:53:29 来源：达达文档网 本文已影响 人 
水利是国民经济的基础设施。21世纪的中国，随着经济和社会的发展，洪涝灾害、干早缺水、水污染严重等水资源三大问题目益突出，已经严重制约着国民经济和社会发展。为了解决新世纪水的问题，水利部明确提出要实现从工程水利向资源水利的转变，从传统水利向现代化水利、可持续发展水利转变。在这个历史性转变过程中，水利信息化作为水利现代化的重要内容，是实现水资源科学管理、高效利用和有效保护的基础和前提。所谓水利信息化就是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，包括水利信息的采集、传输、存储和处理，全面提升水利事业活动的效率和效能。
信息技术日新月异，以超出常人想象的速度飞速发展，为水利工作提供了强大的技术支持。从广义的信息技术来说，主要包括：地理信息系统(GIs)、数据库(DB)、遥感(RS)、虚拟现实(vR)、网络(Web)等软件技术；笔记本电脑、台式机、服务器、图形工作站等硬件技术；光缆、超短波、微波、GPRS等通信技术；传感器信息采集技术，水情预测预报技术，水情模拟分析等仿真计算技术等。通常我们提到的信息技术应用主要指的是软件技术的应用，包括GIS、DB、RS、vR、Web等或是软硬件结合的信息技术。水利信息化技术应用主要包括：办公自动化、防汛抗旱指挥、水情测报、水务管理、水资源管理、决策支持、防汛会商、信息服务等应用系统建设，实现信息技术为水利建设和管理服务。下面重点介绍较为广泛应用的现代信息技术在水利行业中的应用情况。
1 地理信息系统技术应用
地理信息系统(GIs)通常泛指用于获取、储存、查询、综合、处理、分析、显示和应用地理空间数据及其与之相关信息的计算机系统。它把空间的逻辑思维延伸到了形象思维。地理信息系统功能十分强大，应用十分广泛，遍及各行备业。在水利行业GIS技术得到广泛应用已经有10多年了，并且逐步发挥了巨大的作用，其主要体现在地理位置确定、地理信息展示、行业信息展示、信息统计分析及功能集成等方面。主要应用介绍如下：
(1)基础地理信息管理。GIS技术基本功能是反映地理坐标，并通过地理坐标确定有关信息的坐标和相对位置。从信息管理方面来说，水利行业与其他许多领域一样，首先要求得到基础地理信息，如地形、地貌、河流、水系、行政区、交通等信息。
(2)水利专题信息展示。在基础GIS平台上展示水利专题信息，主要包括：水库、堤防。蓄滞洪区、水闸、测站等水利工程信息和雨情、水情、灾情等水情信息及水利管理信息。将这些信息在GIS平台中分类、分图层、分区域展示。
(3)统计分析功能运用。GIs技术的分析功能十分强大，在水利工作中发挥了重要作用，如降雨分布信息、水资源量统计、洪水淹没面积计算、受灾面积和人口财产统计等。这些分析结果为水情预报、防汛会商决策、水量调度等提供了较为可靠详实的数据支持，初步实现了在水利及防汛工作中对雨情、水情、灾情的粗略估算向定量分析转变。
(4)系统集成功能。SIS作为地理信息管理基础平台，系统集成功能是其重要的基本功能之一。常用的GIS集成主要有相关功能模块和相关专业模型的集成。集成功能模块包括：信息服务、数据库、图形库、防汛会商、防汛值班及部分办公自动化等功能模块；集成专业模型包括：气象预报、水文预报、水动力学计算、水库调度等模型。
(5)空间三维GIS技术应用。GIS技术的发展和应用历经了从二维平面GIS平台到三维空间立体GIS平台的转变，随着三维空间GIS技术的日益成熟，三维空间GIS技术的应用更加广泛。三维GIS技术的主要特点是在GIS平台中展现空间立体环境，并在三维环境中展示与管理相关信息。
地理信息系统虽然功能强大，应用广泛，但是地理信息系统技术还处在迅速发展阶段，在应用过程中存在信息不够详细、图标不够完善、分析功能有限等问题，而且国外GIs产品价格较高，国内GIS产品功能不够全面，因此地理信息系统技术在水利信息化建设的实际应用中还有一定的局限性，有待不断发展和完善。
2 网络技术应用
信息化水平的主要标志之一是网络技术的运用水平，水利信息化建设亦是如此，网络技术为气象、水情、工情、旱情、水质、生态、灾情等信息，以及水利管理信息的传输、共享、分析、管理和发布提供了强力的技术支撑。计算机网络技术作为基础设施已经成为我国水利工作中信息采集、传输、处理和共享的重要手段。根据网络应用范围的需要建设有局域网和广域网；根据网络通讯安全保障的需求分为公共网络和水利专网；根据信息传输是否有线分为有线网和无线网。
宁夏水利厅2008-2009年信息化建设项目充分利用现代网络技术，从渠首管理处至秦汉渠管理处自建72芯骨干光缆线路43.18公里，8芯分支线路18.75公里，在秦汉渠管理处与原有铁通2芯光缆连通，形成了从惠农一银川一吴患一青铜峡主干光纤传输链路。通过租用电路方式，完成了13家厅属单位与水利厅的网络互连，初步形成了全区水利系统广域网络体系。建成覆盖青铜峡、沙坡头和固海三大灌区，涉及17家厅属单位16处二级会商系统，实现了以水利厅为主会场、17家厅属单位为二级分会场的异地会商和多功能会议，可进行音频、视频信号和多媒体会议的实时传输。建成24处包括贺兰山东麓、黄河、爱伊河重要城市水系区域以及青铜峡灌区渠首进水闸等重要建筑物的视频监测系统。其中防汛系统13处、灌溉系统ll处。灌溉系统8处视频信号利用骨干网光纤线路进行传输，其余16处视频信号利用双卡cDMA进行无线传输。
网络技术除了以通讯传输技术为主的计算机网络硬件技术以外，网络编程技术也是网络技术应用的重要内容之一，通常谈到的网络化技术是指网络化软件的开发和应用，即是指具有网络发布功能的web技术而不是广义的IT技术。Web技术的应用起步于2000年前后，此后国家各级各部门编制的网络化软件系统主要采用Web技术。例如各级防汛指挥、水情测报、决策支持、信息服务、会商管理、办公自动化等系统中网络化软件系统部分都是基于web技术的。
计算机网络技术的发展为水利信息共享和交换提供了条件，作用重大、效果显著，但是由于信息量逐步增加，网络容量有限，信息传输和交换速度往往难以满足实际应用的需求；再者，互联网稳定日，不足，系统较为脆弱，可靠_生不够强，如某—环节出现蜘章就会勋向整个网络系统的正常运行。因此，网络技术应用还应该全面考虑出现网络故障后的应急解决方案。
3 数据库技术应用
数据库技术是信息技术发展和应用的核心内容之一，是水利信息化建设的基础，几乎所有的水利信息系统建设都离不开数据库技术的应用。数据库技术的应用主要包括数据存贮和管理。国家防汛抗旱指挥系统建设了水情数据库、工情数据库，有些流域和省还建设了旱情监测数据库、水保数据库、水量调度管理数据库等。我区在数据库建设方面还比较薄弱，建成的有水文数据库
和水量调度管理数据库。今年准备实施建设宁夏水利数据中心项目，将综合运用网络、数据库等技术，实现水利数据的统一集中、存储、管理、交换、发布与应用。
数据库技术在水利信息化建设与管理中应用较为成熟，为水利信息的数据管理提供了强大的支持，但是随着水利信息化建设中数据量的膨胀式增加，国产数据库产品对海量数据的管理还存在一定的不足。
4 遥感技术应用
遥感是利用探测地表物体反射和发射的电磁波来提取这些物体相关信息的，通过对地表物体的远距离识别，从而获得地球及其环境的可靠信息。遥感技术在水利行业的应用很广，可为包括防洪抗旱、水资源管理、农田水利、水土保持与生态保护、工程规划、工程建设与管理、工程监督与水政执法、流域综合管理等在内的几乎所有水利业务提供信息支持。遥感不断与空间、电子、地球、计算机以及其他边缘学科交叉渗透、相互融合，已逐渐发展成为一门新型的地球空间信息科学。遥感与地理信息系统(GIs)等的进一步结合，共同成为支撑各种水利信息管理与决策支持系统开发的核心技术。
近年来，围绕水灾旱灾以及水资源、水环境、水生态的调查、监测与评价，水利部曾连续主持国家重点科技攻关以及国家“863”计划等项目，多次获国家科技进步一、二等奖。经过几十年的计划科技攻关建成了洪涝灾害监测评估业务运行系统，其中机载SAR系统具有基于机一星一地的图像实时传输功能，可实现洪涝灾害的全天候遥感监测。多年来，水利遥感在水旱灾害监测与评估水土流失监测与评价、有效灌溉面积调查、滑坡堰塞湖监测、流域水资源与生态环境监测评价、跨境河流监测与信息获取等方面所取得的一批高水平应用成果，并在国内外都产生较大影响。遥感技术的应用已经越来越成为水利信息化建设的重要方向和水利现代化的重要标志。
5 卫星定位系统技术应用
卫星定位系统(GPS)应用是随着GIS、Web和Rs等信息技术的应用而发展起来的。防洪决策、抢险救灾等都需要了解险情、灾情发生的准确位置，虽然拥有了地理信息系统平台和卫星遥感影像，但是灾情的位置仍然难以精确，“5.12”抗震救灾行动中就出现过类似的窘境，因此利用GPS技术将灾情发生的位置和GIS平台及Rs影像有效连接起来，实现灾区和灾情的准确定位意义重大。另一方面，利用GPS和通讯网络技术结合，将险情和灾情信息及时传达或通知到相关负责人，大大提高抢险救灾效率，有关应用在浙江、福建、广东等地区十分普遍。在水利信息化建设中GPS对河流、工程等有关信息的定位与管理发挥了重要作用。
但由于卫星定位系统通讯容量有限，对于数据量较大的水情和灾情信息传输速度较慢，普及应用受到一定限制。
社会在发展，科技在进步，经济在增长，投资在加大。在水利信息化建设过程中虽存在这样或那样的问题和不足，但信息化建设仍然发展迅速，取得了可喜的阶段性成就，而且随着中央1号文件的出台和中央水利工作会议的召开，国家对水利信息化建设的投资会越来越大，现代信息技术的应用前景更加美好。
1 社会发展对信息技术的应用提出更高要求
社会的发展是一个变加速的进程，安全保障日益得到重视，在建设和谐社会和以人为本的社会理念指导下，保护生命安全和环境安全的要求放到治水工作的首要位置。水利信息化建设对防灾减灾、环境保护、水资源管理、工程管理，进一步提高我国科学治水水平，建立人与水和谐的社会环境，发挥着十分重要的作用。加快现代信息技术的推广与应用，推进水利信息化建设是社会发展的必然需求。
2 信息技术发展为水利信息化建设创造条件
GIs、Web、DB、Rs、GPs等现代信息技术的飞速发展和进步，为基于信息技术发展的水和信息化建设和完善提供了技术保障。先进成熟的信息技术成果为防汛抗旱、水资源管理、环境与生态建设等水利行业的信息监测、传输、存储、查询、检索、分析与展示提供了技术条件，使水利信息化推动水利现代化成为可能。
3 专业模型技术改进为信息技术应用提供技术支持
水利信息化建设的主要内容之一是决策支持系统建设，而决策支待系纡踺设的重要依妊是水情、旱情、灾情等唐息的分析成果，这些分析成果主要来源于气象预测预报、洪水预测预报、洪水演进分析模型系统、洪水调度模型系统、溃坝分析、旱情分析、水资源管理、水质、环境评估等专业模型系统-近年来，有关专业模型技术得到了逐步改进和完善，并随着计技术的发展为复杂的模拟分析计黻拱了条件。专业模型技术的发展为决策支持系统建设的实用性提供了强有力的技术支撑，是水利信息化建设与发展的坚强后盾。
4.经济发展为信息技术应用提供了资金保障
改革开放以来，我国经济发展迅速，国力得到了大大增强，人民生活得到了全面改善。为了人们生命安全、社会稳定、环境保护、经济可持续发展，各级政府有能力、有条件投入更多的资金进行水利信息化建设事业。今年《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》中明确提出：推进水利信息化建设，全面实施“金水工程”，加快建设国家防汛抗旱指阵系统和水资源管理信息系统，提高水资碌调控、水利管理和工程运行的信息化水平，以水利信息化带动水现代化。今后5年乃至更长时间，信息系统建设经费投入会持续增加t现代信息技术应用会更加广泛。
总之，信息技术的飞速发展与推广应用为我国水利现代化进程注入了催化剂，提高了水利行业的技术水平，推动了水利事业的发展，缩短了我国与世界发达国家在水利信息化方面的差距，发展潜力巨大，应用前景广阔。
(作者单位：宁夏水利信息中心)
