长江水文信息化建设论文

1长江水文信息化建设现状

长江水文信息化建设工作主要由长江水利委员会(以下简称长江委)水文局具体承担。长江委水文局下设7个水文水资源勘测局(水环境监测中心)，主要业务为开展流域水文站网建设、水文水资源监测、水环境监测评价、河道水库地形测绘、水资源调查评价、水文气象预报、水文分析计算、水文自动测报、河道泥沙演变研究等工作。近年来，长江委水文局先后对局机关和下属各勘测局的计算机局域网进行了更新、改造，实现了全局计算机网络的互联互通，形成了覆盖全江外业勘测局、水情分中心和重点水文站的广域网。在常规水文观测的信息化、基础水文信息服务、水文信息深加工和防汛抗旱信息支撑等方面取得了显著进展，建成了一系列支撑主要水文业务的网络与信息系统。

1.1基础设施建设

长江委水文局现已建成覆盖7个勘测局、14个水情分中心和12个重点水文站的计算机骨干传输网，实现了全江计算机网络的互联互通;另外，为满足实时水情信息交换任务，建成国家防总、长江流域14个省(自治区、直辖市)水文部门、丹江口水库和三峡水库的互通网络，实现了长江水文信息的网络实时快速传输，以及与外业勘测局及重点水文站的远程视频会商。水文防汛计算机网络为3级结构，包括1个一级节点(流域中心)，10个二级节点(重庆、宜昌、沙市、洞庭湖、岳阳、陆水、汉口、南京、徐六泾、丹江口分中心)，5个三级节点(涪陵、万州、合川、宜宾和攀枝花等分中心)。在数据与网络安全方面，依托网络访问控制ACL技术、防火墙技术对核心数据进行防护，网络层虚拟子网技术实现网络层广播包的过滤，互联网出口通过防火墙进行地址隐藏与隔离，保障了内网系统的安全。长江委水文局在全国率先实现了118个中央报汛站全部自动报汛，结束了国内人工测量、电话报告水情和雨情的历史，实现24h实时自动报汛。目前，已基本上实现了实时水情信息从测站到分中心、水文局、水利部的同步传送。此外，还实现了水位、雨量自记和固态存储;部分水文站计算机智能控制、GPS定位的流量测量;部分重要水文站(宜昌、黄陵庙等)ADCP流量在线监测;部分重点水文站、重要水库监测点网络视频监控。

1.2信息资源和信息管理

经过多年的建设，长江水文形成的信息资源主要包括以下两大类。

(1)基础设施信息资源。主要包括全江118个水文站、264个水位站、25个雨量站、2个蒸发试验站、226个水质监测断面、4200多个河道固定断面。

(2)数据资源。主要包括水文数据库、实时水雨情数据库、水质数据库和河道数据库4个基础数据库，可提供基础水文数据、实时水雨情数据、历史水质数据和河道测量数据的电子化服务，见图2。此外，依托水文档案管理系统，提供非在线的各类水文档案查询服务。水文数据库是长江流域地表水资料整编成果数据的重要电子信息载体，也是国家水文数据库的长江流域节点，存储着长江委所属测站的降水、蒸发、水位、流量、泥沙等系列的水文要素资料，数据量近16万站年，约1．16GB。实时水雨情数据库存储长江流域各水文要素的实时监测数据，通过覆盖全江的报汛网络在线汇交。水质数据库存储长江流域水环境监测资料整编成果，累计完成数据输入量15万条。河道数据库主要存储长江流域的河道基础信息及相关地形资料。在信息资源管理方面，设计开发了以下系统:

①水文资料整编系统，为水文资料整编提供了信息化支撑;

②长江水文信息资源统一组织平台［3］和水文数据转储系统，实现了自治、多源、异构的水文信息资源的统一组织与服务;

③长江水文数据应用服务系统，全面提升了长江水文信息服务能力;

④长江流域站网展示平台系统，为长江水文信息展示提供了全新的平台。另外，即将设计开发数字河道系统，进一步提升长江水文河道信息管理能力。

1.3业务应用

在业务应用方面，主要建设了长江流域防汛水情会商系统、长江流域洪水预报系统、基于数值天气预报产品的流域面雨量集成预报系统、中长期水资源集成预报系统、水文泥沙信息分析管理系统、水资源配置及预测模型系统、水沙数学模型和水质模型系统、三峡库区三维仿真系统等业务系统，为水文气象预报、水资源分析评价、水库冲淤和河道演变分析研究、水质监测分析等业务起到了重要的支撑作用。长江流域防汛水情会商系统是根据长江防汛水情会商的实际要求，结合现代信息技术、网络技术，建立的一套完整的集空间数据管理、地图查询、信息检索、水情分析、水情预报、办公自动化等于一体的系统。在长江三峡导流明渠截流前后，系统为截流提供了及时有效的实时水雨情信息，为水文专家现场指导提供了有力的信息支撑;在2003年和2005年汉江秋汛中，为各级防汛部门提供了重要的决策依据，为准确预报提供了坚实的信息参考基础，被称为防汛非工程措施的典范。三峡库区三维仿真系统是在现有站网数据、水文数据库、水下地形数据的基础上，结合长江流域地形数据、高精度影像数据，实现三峡库区及上游河道水位及相关辅助设施的三维仿真展示及分析，主要构建三峡大坝及重点区域的精细三维场景，实现了三峡库区水文信息的三维仿真模拟表达。

2存在的主要问题

尽管长江水文信息化取得了很大成绩，但因为各种因素的限制，对照长江委水文局的职责和长江委信息化发展的需求，水文信息化还存在以下不足。

(1)整体规划不足。由于缺少水文信息化建设专项资金的支持，长江委水文局的信息化建设主要由专项业务需求驱动，水文信息化建设缺乏有效的整体规划。功能全面、应用有效的水文水资源信息采集、传输与服务体系难以建立，导致现有的水文信息化基础设施和信息服务仍无法全面满足长江委对水文信息化的要求。

(2)信息资源交换共享不足。由于缺少政策等方面支撑，长江委水文局与长江委内其他部门或长江委外相关单位的信息交换不畅，严重影响了水文水资源信息的汇集及支撑信息综合性的开发利用，特别是不能为长江委水利事业发展规划等高层规划和宏观决策提供综合信息支撑，限制了长江委水利信息化效益的发挥。

(3)信息服务能力不足。面对防汛抗旱、最严格的水资源管理等要求，水文信息基础设施凸显薄弱，由于缺少数据中心的支撑，洪水和干旱预报预警与调度、水资源监控与预测、水生态环境监控等综合信息服务无法基于同一数据基础、同一应用支撑平台，服务能力大大减弱。

3建设目标与需求

3.1建设目标

长江水文信息化建设的总体目标可以概括为:以为长江委中心工作提供水文信息支撑为目的，以“大水文”的发展需求为驱动，以形成长江水文信息化综合体系为核心，以增强水文信息采集传输和综合服务能力为抓手，以提升流域防汛抗旱和水资源水生态环境监测与应急预警能力为重点，以建立水文信息技术标准和政策及信息安全体系为保障，实施由“覆盖全江水文业务的信息网络和水文水资源水生态环境信息综合采集传输体系、流域水文水资源数据中心、四大水问题各项水文要素预测分析综合业务应用”组成的用户一证通、共享一张图、服务一站式的水文信息化工程，全面实现长江水文信息化与现代化，为长江委水利信息化和现代化建设与发展服务。

3.2主要需求

(1)开展水文信息化发展的顶层设计。系统分析长江水文信息化与长江委水利信息化的关系，面对长江委水利信息化的总体需求，提出解决水文信息化中存在的整体推进差、信息资源缺和服务能力弱等三大问题的具体方案，形成水文局水利信息化顶层设计。

(2)实施基础信息网络扩容改造。根据长江委水利综合监测站业务对水情报汛网络的需要，扩充网络带宽，优化网络质量，延伸网络范围。吸收并利用移动互联网、物联网等新信息技术，建成以水情分中心为中心、覆盖固定和移动信息监测(采集)站点的前端信息网络，实现各类监测设施设备的联网;依托水利部水利信息网的扩容，改善与流域内各省区水文部门的网络互连条件。

(3)开展长江流域水文水资源数据中心建设。按照国家与水利部相关要求，在现有长江委国家水文数据库的基础上，整合水文局内部的数据资源，实现行业内数据的一数一源、一点更新、多处使用和各类水文业务应用的统一支撑;与流域内各省区水文部门合作，建成流域水文基础信息资源目录与查询导航系统，面向各级水利部门提供用户一证通、共享一张图、服务一站式的水文水资源信息服务和应用，基本建成长江委水利数据中心的水文水资源数据分中心。

(4)开发重点业务应用系统。在数据中心的统一支撑下，完成“基于同一数据基础、同一应用支撑平台”的洪水与干旱预测分析、水资源监控与预测、水生态环境监控、水文数字档案馆、水文事务业务综合管理等重点业务应用系统的升级改造与开发，逐步实现跨专业的协同应用，全面增强对流域水管理与公众服务的信息支撑能力。

(5)标准规章与安全体系的制定与实施。依照水利部行业标准、规章及长江委信息化的相关规定，制定长江水文信息化的标准规章体系，补充内部信息资源和系统建设管理、资源共享等相关规定，实现水文信息化发展的规范化;按照国家和水利部及长江委的相关规定，建成重要水文信息系统的安全等级分级保护体系，落实安全管理措施，完成全员信息安全专项教育和考核。

4发展思考

长江水文信息化建设以应用需求为主要驱动力，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，必须立足长江水文信息化的实际，对水文信息的发展状况、发展阶段作重新审视并准确定位。要进一步完善基础设施建设，以综合业务应用为信息化的核心，整合数据资源和应用资源，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。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长江水文信息化向纵深发展的必需条件。结合信息技术发展的新特点，做好信息化顶层设计、综合站网规划、建立信息共享机制、提升信息开发应用水平、提高基础设施支撑能力建设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)开展水文信息化顶层设计工作，指导水文信息化发展。按照长江委信息化顶层设计工作思路指导，结合水文局水文信息化实际，重新梳理水文信息化建设，从顶层设计把握水文信息化，以业务需求推动信息化建设。

(2)以长江流域片流域管理水利综合监测站网规划为重点，完善站网系统展示平台建设，及时掌握各类站网信息，为综合站网的规划设计、优化整合、建设运行提供技术支撑。

(3)结合长江上游水库群联合调度工作，确立长江上游水库群信息共享和运行管理机制，建立长江上游水库群信息共享平台。通过计算机网络、数据库系统、数据处理推送软件、信息实时交换软件、文档上传管理软件等软硬件实现信息共享和交换，通过信息服务和展示平台实现共享信息的综合展示，为上游水库群联合调度提供基础支撑。

(4)着力提升信息开发应用水平，显著改进水资源模型、水沙数学模型和水质数学模型的应用;进一步加强水环境监测实验室信息综合管理系统(LIMS)、水质数据管理(整编)系统、长江水文测报信息移动应用服务系统的建设，利用虚拟化技术，实现服务器资源整合与优化。做好综合办公、合同管理、财务报销等服务系统的推广应用工作。

(5)升级改造基础信息网络，支撑水文信息化建设。根据长江委水利综合监测站业务对水情报汛网络的需要，扩充网络带宽、优化网络质量，延伸网络范围。结合水文测报大楼建设工作，完善汛旱情报送骨干网络，提高核心网络的数据交换与处理能力。

5结语

实现水利信息化，必须首先实现水文信息化。长江水文信息化的建设工作在水利信息化的总体架构下取得了显著成效，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，是长江水利信息化的重要基础和有力保障。但是，随着信息技术和水文学科的进步，以及“大水文”战略思想的实践，长江水文信息化在向纵深发展、提升综合服务能力等方面依然面临着很多问题，需要进一步统一认识、理清思路、统一规划、加强协调，结合信息技术发展的新特点，解决当前长江水文信息化中存在的主要问题，进一步推动长江水文信息化建设取得突破性的成果。

作者:陈春华程海云肖志远单位:长江水利委员会