長江水文信息化建設論文

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1長江水文信息化建設現狀

長江水文信息化建設工作主要由長江水利委員會(以下簡稱長江委)水文局具體承擔。長江委水文局下設7個水文水資源勘測局(水環境監測中心)，主要業務為開展流域水文站網建設、水文水資源監測、水環境監測評價、河道水庫地形測繪、水資源調查評價、水文氣象預報、水文分析計算、水文自動測報、河道泥沙演變研究等工作。近年來，長江委水文局先后對局機關和下屬各勘測局的計算機局域網進行了更新、改造，實現了全局計算機網絡的互聯互通，形成了覆蓋全江外業勘測局、水情分中心和重點水文站的廣域網。在常規水文觀測的信息化、基礎水文信息服務、水文信息深加工和防汛抗旱信息支撐等方面取得了顯著進展，建成了一系列支撐主要水文業務的網絡與信息系統。

1.1基礎設施建設

長江委水文局現已建成覆蓋7個勘測局、14個水情分中心和12個重點水文站的計算機骨干傳輸網，實現了全江計算機網絡的互聯互通;另外，為滿足實時水情信息交換任務，建成國家防總、長江流域14個省(自治區、直轄市)水文部門、丹江口水庫和三峽水庫的互通網絡，實現了長江水文信息的網絡實時快速傳輸，以及與外業勘測局及重點水文站的遠程視頻會商。水文防汛計算機網絡為3級結構，包括1個一級節點(流域中心)，10個二級節點(重慶、宜昌、沙市、洞庭湖、岳陽、陸水、漢口、南京、徐六涇、丹江口分中心)，5個三級節點(涪陵、萬州、合川、宜賓和攀枝花等分中心)。在數據與網絡安全方面，依托網絡訪問控制ACL技術、防火墻技術對核心數據進行防護，網絡層虛擬子網技術實現網絡層廣播包的過濾，互聯網出口通過防火墻進行地址隱藏與隔離，保障了內網系統的安全。長江委水文局在全國率先實現了118個中央報汛站全部自動報汛，結束了國內人工測量、電話報告水情和雨情的歷史，實現24h實時自動報汛。目前，已基本上實現了實時水情信息從測站到分中心、水文局、水利部的同步傳送。此外，還實現了水位、雨量自記和固態存儲;部分水文站計算機智能控制、GPS定位的流量測量;部分重要水文站(宜昌、黃陵廟等)ADCP流量在線監測;部分重點水文站、重要水庫監測點網絡視頻監控。

1.2信息資源和信息管理

經過多年的建設，長江水文形成的信息資源主要包括以下兩大類。

(1)基礎設施信息資源。主要包括全江118個水文站、264個水位站、25個雨量站、2個蒸發試驗站、226個水質監測斷面、4200多個河道固定斷面。

(2)數據資源。主要包括水文數據庫、實時水雨情數據庫、水質數據庫和河道數據庫4個基礎數據庫，可提供基礎水文數據、實時水雨情數據、歷史水質數據和河道測量數據的電子化服務，見圖2。此外，依托水文檔案管理系統，提供非在線的各類水文檔案查詢服務。水文數據庫是長江流域地表水資料整編成果數據的重要電子信息載體，也是國家水文數據庫的長江流域節點，存儲著長江委所屬測站的降水、蒸發、水位、流量、泥沙等系列的水文要素資料，數據量近16萬站年，約1．16GB。實時水雨情數據庫存儲長江流域各水文要素的實時監測數據，通過覆蓋全江的報汛網絡在線匯交。水質數據庫存儲長江流域水環境監測資料整編成果，累計完成數據輸入量15萬條。河道數據庫主要存儲長江流域的河道基礎信息及相關地形資料。在信息資源管理方面，設計開發了以下系統:

①水文資料整編系統，為水文資料整編提供了信息化支撐;

②長江水文信息資源統一組織平臺［3］和水文數據轉儲系統，實現了自治、多源、異構的水文信息資源的統一組織與服務;

③長江水文數據應用服務系統，全面提升了長江水文信息服務能力;

④長江流域站網展示平臺系統，為長江水文信息展示提供了全新的平臺。另外，即將設計開發數字河道系統，進一步提升長江水文河道信息管理能力。

1.3業務應用

在業務應用方面，主要建設了長江流域防汛水情會商系統、長江流域洪水預報系統、基于數值天氣預報產品的流域面雨量集成預報系統、中長期水資源集成預報系統、水文泥沙信息分析管理系統、水資源配置及預測模型系統、水沙數學模型和水質模型系統、三峽庫區三維仿真系統等業務系統，為水文氣象預報、水資源分析評價、水庫沖淤和河道演變分析研究、水質監測分析等業務起到了重要的支撐作用。長江流域防汛水情會商系統是根據長江防汛水情會商的實際要求，結合現代信息技術、網絡技術，建立的一套完整的集空間數據管理、地圖查詢、信息檢索、水情分析、水情預報、辦公自動化等于一體的系統。在長江三峽導流明渠截流前后，系統為截流提供了及時有效的實時水雨情信息，為水文專家現場指導提供了有力的信息支撐;在2003年和2005年漢江秋汛中，為各級防汛部門提供了重要的決策依據，為準確預報提供了堅實的信息參考基礎，被稱為防汛非工程措施的典范。三峽庫區三維仿真系統是在現有站網數據、水文數據庫、水下地形數據的基礎上，結合長江流域地形數據、高精度影像數據，實現三峽庫區及上游河道水位及相關輔助設施的三維仿真展示及分析，主要構建三峽大壩及重點區域的精細三維場景，實現了三峽庫區水文信息的三維仿真模擬表達。

2存在的主要問題

盡管長江水文信息化取得了很大成績，但因為各種因素的限制，對照長江委水文局的職責和長江委信息化發展的需求，水文信息化還存在以下不足。

(1)整體規劃不足。由于缺少水文信息化建設專項資金的支持，長江委水文局的信息化建設主要由專項業務需求驅動，水文信息化建設缺乏有效的整體規劃。功能全面、應用有效的水文水資源信息采集、傳輸與服務體系難以建立，導致現有的水文信息化基礎設施和信息服務仍無法全面滿足長江委對水文信息化的要求。

(2)信息資源交換共享不足。由于缺少政策等方面支撐，長江委水文局與長江委內其他部門或長江委外相關單位的信息交換不暢，嚴重影響了水文水資源信息的匯集及支撐信息綜合性的開發利用，特別是不能為長江委水利事業發展規劃等高層規劃和宏觀決策提供綜合信息支撐，限制了長江委水利信息化效益的發揮。

(3)信息服務能力不足。面對防汛抗旱、最嚴格的水資源管理等要求，水文信息基礎設施凸顯薄弱，由于缺少數據中心的支撐，洪水和干旱預報預警與調度、水資源監控與預測、水生態環境監控等綜合信息服務無法基于同一數據基礎、同一應用支撐平臺，服務能力大大減弱。

3建設目標與需求

3.1建設目標

長江水文信息化建設的總體目標可以概括為:以為長江委中心工作提供水文信息支撐為目的，以“大水文”的發展需求為驅動，以形成長江水文信息化綜合體系為核心，以增強水文信息采集傳輸和綜合服務能力為抓手，以提升流域防汛抗旱和水資源水生態環境監測與應急預警能力為重點，以建立水文信息技術標準和政策及信息安全體系為保障，實施由“覆蓋全江水文業務的信息網絡和水文水資源水生態環境信息綜合采集傳輸體系、流域水文水資源數據中心、四大水問題各項水文要素預測分析綜合業務應用”組成的用戶一證通、共享一張圖、服務一站式的水文信息化工程，全面實現長江水文信息化與現代化，為長江委水利信息化和現代化建設與發展服務。

3.2主要需求

(1)開展水文信息化發展的頂層設計。系統分析長江水文信息化與長江委水利信息化的關系，面對長江委水利信息化的總體需求，提出解決水文信息化中存在的整體推進差、信息資源缺和服務能力弱等三大問題的具體方案，形成水文局水利信息化頂層設計。

(2)實施基礎信息網絡擴容改造。根據長江委水利綜合監測站業務對水情報汛網絡的需要，擴充網絡帶寬，優化網絡質量，延伸網絡范圍。吸收并利用移動互聯網、物聯網等新信息技術，建成以水情分中心為中心、覆蓋固定和移動信息監測(采集)站點的前端信息網絡，實現各類監測設施設備的聯網;依托水利部水利信息網的擴容，改善與流域內各省區水文部門的網絡互連條件。

(3)開展長江流域水文水資源數據中心建設。按照國家與水利部相關要求，在現有長江委國家水文數據庫的基礎上，整合水文局內部的數據資源，實現行業內數據的一數一源、一點更新、多處使用和各類水文業務應用的統一支撐;與流域內各省區水文部門合作，建成流域水文基礎信息資源目錄與查詢導航系統，面向各級水利部門提供用戶一證通、共享一張圖、服務一站式的水文水資源信息服務和應用，基本建成長江委水利數據中心的水文水資源數據分中心。

(4)開發重點業務應用系統。在數據中心的統一支撐下，完成“基于同一數據基礎、同一應用支撐平臺”的洪水與干旱預測分析、水資源監控與預測、水生態環境監控、水文數字檔案館、水文事務業務綜合管理等重點業務應用系統的升級改造與開發，逐步實現跨專業的協同應用，全面增強對流域水管理與公眾服務的信息支撐能力。

(5)標準規章與安全體系的制定與實施。依照水利部行業標準、規章及長江委信息化的相關規定，制定長江水文信息化的標準規章體系，補充內部信息資源和系統建設管理、資源共享等相關規定，實現水文信息化發展的規范化;按照國家和水利部及長江委的相關規定，建成重要水文信息系統的安全等級分級保護體系，落實安全管理措施，完成全員信息安全專項教育和考核。

4發展思考

長江水文信息化建設以應用需求為主要驅動力，在取得顯著成績的同時，信息化體系本身不完善產生的問題成了信息化發展的瓶頸。所以，必須立足長江水文信息化的實際，對水文信息的發展狀況、發展階段作重新審視并準確定位。要進一步完善基礎設施建設，以綜合業務應用為信息化的核心，整合數據資源和應用資源，正確處理信息化過程中的硬件和軟件、建設與管理、標準化與個性化、先進與實用的關系。在認真總結和分析過去長江水文信息化工作、合理評估和定位當前的水文信息化發展狀況的基礎上，理清未來的建設發展思路是長江水文信息化向縱深發展的必需條件。結合信息技術發展的新特點，做好信息化頂層設計、綜合站網規劃、建立信息共享機制、提升信息開發應用水平、提高基礎設施支撐能力建設是解決當前信息化中存在的主要問題、推動信息化建設取得突破的關鍵。

(1)開展水文信息化頂層設計工作，指導水文信息化發展。按照長江委信息化頂層設計工作思路指導，結合水文局水文信息化實際，重新梳理水文信息化建設，從頂層設計把握水文信息化，以業務需求推動信息化建設。

(2)以長江流域片流域管理水利綜合監測站網規劃為重點，完善站網系統展示平臺建設，及時掌握各類站網信息，為綜合站網的規劃設計、優化整合、建設運行提供技術支撐。

(3)結合長江上游水庫群聯合調度工作，確立長江上游水庫群信息共享和運行管理機制，建立長江上游水庫群信息共享平臺。通過計算機網絡、數據庫系統、數據處理推送軟件、信息實時交換軟件、文檔上傳管理軟件等軟硬件實現信息共享和交換，通過信息服務和展示平臺實現共享信息的綜合展示，為上游水庫群聯合調度提供基礎支撐。

(4)著力提升信息開發應用水平，顯著改進水資源模型、水沙數學模型和水質數學模型的應用;進一步加強水環境監測實驗室信息綜合管理系統(LIMS)、水質數據管理(整編)系統、長江水文測報信息移動應用服務系統的建設，利用虛擬化技術，實現服務器資源整合與優化。做好綜合辦公、合同管理、財務報銷等服務系統的推廣應用工作。

(5)升級改造基礎信息網絡，支撐水文信息化建設。根據長江委水利綜合監測站業務對水情報汛網絡的需要，擴充網絡帶寬、優化網絡質量，延伸網絡范圍。結合水文測報大樓建設工作，完善汛旱情報送骨干網絡，提高核心網絡的數據交換與處理能力。

5結語

實現水利信息化，必須首先實現水文信息化。長江水文信息化的建設工作在水利信息化的總體架構下取得了顯著成效，初步形成了包括基礎信息網絡、業務應用系統及運行管理制度規范等在內的信息化體系，是長江水利信息化的重要基礎和有力保障。但是，隨著信息技術和水文學科的進步，以及“大水文”戰略思想的實踐，長江水文信息化在向縱深發展、提升綜合服務能力等方面依然面臨著很多問題，需要進一步統一認識、理清思路、統一規劃、加強協調，結合信息技術發展的新特點，解決當前長江水文信息化中存在的主要問題，進一步推動長江水文信息化建設取得突破性的成果。

作者:陳春華程海云肖志遠單位:長江水利委員會