摘 要:随着21世纪 IT信息产业快速发展现状以及水文行业滞后的实际情况,结合水环境不容乐观的现实和水资源稀缺趋势,对“数字水文”和“水文社会化”近几年出现的一些新问题、新现象、新技术、新概念进行阐述。肯定了信息产业在水文行业的作用和地位,粗略地勾勒出水文发展的自动化、信息化的趋势和方向。
关键词:数字水文 水文社会化 信息技术
在当前全球环境中,水文事业是国民经济建设和社会发展的基础性、公益事业,在信息科学和信息技术蓬勃发展和水资源逐渐成为稀缺资源的背景下水文信息化工作必须得到重视和加强,水文必须超前发展。我国信息化进程起步晚,在知识经济时代和迎接全球信息化新机遇的同时所面临的挑战也是十分严峻的,任重而道远。信息化的关键在于行业发展、技术创新、人才培养,信息化程度具体可以表现在行业信息系统硬件、软件的建立和完善上。
1 “数字水文”
1.1 数字水文
数字水文:“数字水文”是一个系统工程。实质地说,数字水文就是要求水文行业相关工作和水文信息从采集到记录、存储、整理、传输、发布、应用……整个过程全部实现自动化、智能化、无纸化、数字化、网络化。实施数字水文是全社会的行为,需要有政府、公众和学术研究机构参加,需要全社会的关心和支持,对水文行业来说是一次行业提升,是一次新的行业技术革命,将改变水文的生产方式和水文人的生活方式,进一步促进水利的发展和推动社会、经济、环境、文化等各项事业的进步与发展。数字化的水文有以下几个特点。
(1)计算机技术的普及和应用:计算机技术,网络技术和数据库技术的成熟使水文数据获取、处理和使用更方便、更全面、更快捷、更精确、更科学,也使许多机构开始大量、方便应用水文信息。
(2)与多个外部数据库和不同网络相连:即实现网络互连,资源共享。基于分布式网络的信息系统符合水文信息采集分散、实时计算、快速应用的实际情况,使水文信息真实性损失最小。
(3)不同层次数据和系统的共存:水文的任务是多个层次的,这要求同时使用不同系统的数据库。在水文应用领域拓展的同时水文标准的建立,通过规范水文(空间)数据模型、水文(空间)服务模型,确立标准的接口,保证了数据共享、融合和分布管理的实现。
(4)连续无缝的空间数据库,完善的数据管理:将来为了达到对真实世界水文现象和规律更有效、合理的再现和管理,需要水文(空间)数据在存储时按照真实世界的形式连续的存储。
(5)全面知识和技能的“水文信息系统”专业人员和管理人员:开放式(化)水文对技术和管理人员有更高的要求,需要本行业不断地对人员进行知识、技术和管理培训。
1.2 数字水文需要的技术
数字水文将随时间不断地推进,按《全国水文事业发展规划项目》规划预计将有可能力在2020年左右实现初步的数字化水文。
(1)自动化技术:包括自动化元件、自动化仪表、自动化设备、技术开发研制,自动化管理等多方面的技术。
(2)计算机技术:更好地理解已经观察到的数据,如三维显示。计算的科学允许我们突破实验和理论科学的局限性。模拟和仿真将给我们收集水文数据以新的方法。
(3)大规模存储技术:水文系统每天产生大量的有关水文水资源的信息。就全国范围来说,数字化水文每秒将产生数千兆有关水的信息,每年将要求存储万亿兆字节的信息,对于全球来说数量就更惊人。
(4)软件工程技术:研究开发新软件,建立水文应用模型,分析水文新现象,找出本质规律。
(5)宽带网络技术:数字水文所需的数据将由成千上万不同的组织维持,并非是单一的数据库。那意味在数字化水文中正在使用的服务器将需要与高速的网络连接,更高速率的网络技术以满足传输及应用要求。
(6)互操作性技术:在水文信息系统中引入一系列标准,有利于保障水文信息系统技术及其应用的规范化发展,指导水文信息系统相关的实践活动,拓展水文信息系统的应用领域,从而实现水文信息系统的社会价值、经济价值、环境生态价值。需要更进一步的技术进步来充分认识数字水文的潜力,尤其是在这些领域如自动解译图像、对来自不同渠道和领域的数据的整合以及能够从网上找到和连接关于地球上某个地点的水文信息—— 即最终形成“全球水文信息网”。
(7)RS(遥感)技术、GPS(全球定位系统)技术、GIS(地理信息系统)技术。
在上述水文的应用背景和技术背景下,水文具备了从初级应用阶段进入到社会化应用阶段的基本条件。
2 水文社会化
水文社会化是对“水文信息资源”应用局限性和使用不方便最公开、最直接的挑战,也是一项持久、庞大的水文推广应用工作。水文社会化,从应用角度来看意味着每个人或部门都可以方便、实时地使用水文信息;从生产角度来看,是尽可能提供社会需求的水文信息。水文社会化的目标是“网络互连,资源共享,公开互动”。即形成全社会参与、共享互动的格局。有系统硬件维护、数据采集、水文应用平台、软件开发、水文系统集成、水文服务提供等分工和功能。水文社会化过程也是水文工作的细分化、专业化、标准化、实用化、简单化、公开化、透明化和普及化过程。
事实上,水文应用和其他(社会事业)应用紧密结合在一起,已经成为人们日常生产和生活不可分离的一部分。水文发展的将来就是人人了解水文,实时使用水文信息,使水文信息真正发挥它的全部(经济、社会、环境、文化……)效益。当这种层次的应用从一个组织一个区域、一个国家扩展到全世界范围水文信息都基于水文信息系统进行管理时,就实现了广义的水文的社会化。
3 结语
水文工作最根本的目的是其社会效益,经济价值和生态环境效益,这意味着水文的发展是社会效益、生态环境效益和经济利益“三导向性”的,无论是开发水文数据产品还是信息平台系统,都需要在社会效益、生态环境效益和经济利益上都获“收利”。上述的因素决定着水文信息系统的发展途径,形成了现在水文工作方式和应用方式。
当前,信息科学和信息技术蓬勃发展,“水文信息系统”随生产力和生产关系变化而变化,含义也不断丰富。传统观念、传统管理、传统技术、传统体制已不再为人唯一崇尚。水文发展没有固定目标和终结,没有固定模式;但开放性、信息化、社会化是大方向,是必经之路。随着水文事业的社会化和发展,将来会更好地为人们生活和生产服务,造福人类。
参考文献
[1] 吴季松.合理水价形成机制初探[J].中国水运,2001(3).
[2] 承继成,李琦,易善桢.国家空间信息基础设施与数字地球[J],1999(10).
[3] [美]尼葛洛庞帝[著].胡泳,范海燕[译].数字化生存[J],1997.
[4] 水文事业发展规划[J],2003.
[5] 科技部国家遥感中心[J].地理信息系统与管理决策,2000.