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    如何實現(xiàn)水文水資源信息共享的可持續(xù)發(fā)展

    2016-04-29 00:00:00顧春鋒
    水能經(jīng)濟 2016年4期

    【摘要】改革開放后,隨著我國各個地區(qū)重工業(yè),輕工業(yè),服務(wù)業(yè)以及各行各業(yè)的快速發(fā)展,無論是城市還是鄉(xiāng)村,用水量都比以前增加了許多。由于重工業(yè)的發(fā)達(dá),在某些城市,工業(yè)污水量的排放逐漸增加。同時,由于服務(wù)業(yè)的發(fā)達(dá),用水量也是較從前翻了幾番。但是,如果這些排放的污水不能及時處理和凈化,就會造成嚴(yán)重的水污染,甚至加快沙漠化的進程,從而影響我國水資源使用的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。因此,水文水資源的合理分配和管理,成為了現(xiàn)今熱議的話題。為了解決水文水資源可持續(xù)發(fā)展的問題,國家和政府決定運用新的信息技術(shù)來合理管理水資源。本文著重介紹水文水資源信息共享的現(xiàn)狀以及其中存在的問題,以及應(yīng)該采取的對策,來真正實現(xiàn)水文水資源的信息化管理和水資源的可持續(xù)發(fā)展。

    【關(guān)鍵詞】水文水資源;信息共享;可持續(xù)發(fā)展

    引言:

    從很大程度上來說,我國地大物博,資源豐富,水資源也不例外。按理來說,這些充足的水資源是足以養(yǎng)活一個國家的所有公民的。但是,顯示并非如此。第一,由于我國的地理分布特點,東部多為平原,而南部氣候溫暖,是水資源相對豐富的地方。相對而言,我國的西北部地區(qū)群山連綿,氣候干燥少雨,極度缺水,所以,在地理上,我國的水資源是分布相當(dāng)不均勻的。從人口上來說,我國的人口基數(shù)太大,位列世界第一,雖然我國水資源總量很大,但是人均過后,也排在世界的偏后位置,屬于缺水國家。再加上我國的工業(yè)發(fā)展,有很多污水未經(jīng)處理就直接排放在江河湖海中,致使水污染極其嚴(yán)重,人與自然的關(guān)系變得日益緊張。所以水文水資源的合理化管理變得尤為重要。

    跟以往不同,經(jīng)過了第三次工業(yè)革命,也就是信息化革命,任何系統(tǒng)都進步為先進的信息化管理制度。水文水資源的管理也一樣,為了能夠更好地,更迅速地了解水文水資源的管理情況,水文水資源的信息化管理登上了歷史的舞臺。其中,水資源的信息包括水土保持,水旱災(zāi)害以及水文信息等方面。只有通過信息化的手段,充分掌握上述信息,并且匯總和集中化管理,再能真正實現(xiàn)水資源的合理管理和可持續(xù)發(fā)展。

    水文水資源信息的用途巨大,可以用于工程設(shè)計和具體規(guī)劃;也能夠用于水環(huán)境的生態(tài)保護,由于工業(yè)的快速發(fā)展,水污染問題也日趨嚴(yán)重,要保護這些寶貴的水資源,均需要水文水資源信息管理系統(tǒng)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析,并提出相應(yīng)的應(yīng)對措施;水文水資源信息系統(tǒng)還可以用來防汛減災(zāi),保護人民的生命財產(chǎn)安全,因為信息化的管理系統(tǒng)能夠根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)快速地做出計算,并且對一系列可能發(fā)生的災(zāi)害進行預(yù)警,并通知相關(guān)部門盡快做好附近人員的撤離和避難,對保護人民的生命財產(chǎn)安全具有深遠(yuǎn)的意義。水是人類社會發(fā)展所需要的最基礎(chǔ)的自然資源,在我國,水資源是非常豐富的,但是由于我國人口眾多,人均占水量只是世界平均占水量的四分之一。

    1、水文水資源信息共享的發(fā)展現(xiàn)狀

    在這里,文章先介紹一下什么是水文水資源信息共享體系。水文水資源信息共享系統(tǒng)主要是由計算能力強大打計算機系統(tǒng),軟件系統(tǒng),計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),通訊系統(tǒng),傳感器系統(tǒng),信息存儲系統(tǒng)構(gòu)成的功能強大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和存儲系統(tǒng)。說到水文水資源信息,其包括水文,水資源,水環(huán)境,水災(zāi)害,節(jié)水灌溉,水土保持等諸多學(xué)科中所涉及到的科學(xué)數(shù)據(jù)。除此之外,我國在基本水文水資源信息的采集和傳輸已經(jīng)建立了較為完善的處理機制,在水文水資源信息的傳輸已經(jīng)實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化。下面著重介紹一下我國的水文水資源信息共享的發(fā)展現(xiàn)狀。

    1.1 水文水資源信息共享的必要性

    隨著全球網(wǎng)絡(luò)化進程的日趨成熟,各行各業(yè)都傾向于將自己的管理系統(tǒng)般向網(wǎng)絡(luò)的平臺。因為網(wǎng)絡(luò)平臺具有速度快,數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)確,杜絕數(shù)據(jù)造假,管理方便等優(yōu)點。區(qū)域水資源可持續(xù)利用能力是影響區(qū)域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展能力的重要因素,特別是中西部地區(qū)尤為明顯??陀^的區(qū)域水資源評價和供需平衡分析是確定區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展導(dǎo)向的重要方面,而水資源評價和供需平衡分析均需要水文數(shù)據(jù)進行分析計算。

    假設(shè)在水文水資源管理上,不引入數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),始終堅持原始的紙質(zhì)管理方案,會出現(xiàn)很多的問題。第一,在數(shù)據(jù)采集上,具有很大的難度。因為在采集數(shù)據(jù)時,需要人工親自采集和記錄,這是一項繁瑣的工程,而且需要大量的人力和物力。相反如果運用了資源信息共享系統(tǒng),實時的水資源數(shù)據(jù)會通過聯(lián)網(wǎng)的傳感器,檢測儀等儀器聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)阶钚碌臄?shù)據(jù)分析中心,節(jié)約了大量的時間,分析成本和人力物力。第二,在防洪方面,紙質(zhì)話的管理制度根本不能快速地分析特定地區(qū)發(fā)生災(zāi)難的可能性。因為我國面積太大,不能照顧于任一地區(qū)。相反如果應(yīng)用了信息化的管理系統(tǒng),指揮中心和分析中心能第一時間得到數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析報告,因為時間就是生命。為防汛減災(zāi)、保護人民生命財產(chǎn)服務(wù)。以人為本的理念和科學(xué)發(fā)展觀,要求盡可能保護人民生命財產(chǎn),減少洪水災(zāi)害所造成的損失??焖俟麛嗟闹笓]有利于保障災(zāi)害地區(qū)附近人民的生命財產(chǎn)安全。因此,發(fā)展水資源信息共享系統(tǒng)既是時代的選擇,又是不可回避的新的發(fā)展方向。

    1.2 我國水文水資源信息共享的歷史

    我國水文水資源的信息共享起步于“七五”時期,起步相對較晚,后來又經(jīng)過了“九五”時期的不懈努力,到現(xiàn)在已經(jīng)相對完善。并且在水利工程,減少污染和抗擊水災(zāi)方面都有著不同程度的成績??梢哉f,經(jīng)過了三十年時間的不懈努力,我國已經(jīng)達(dá)到了水文水資源信息共享的初級階段的要求。水文水資源信息管理系統(tǒng)基本上能夠做到自動采集實時雨情和流向信息。在數(shù)據(jù)傳送方面,基本上已經(jīng)達(dá)到了自動化的水平。在跨部門傳送數(shù)據(jù)方面,我國已經(jīng)能夠做到各個防汛部門到水情部門的信息傳遞。除此之外,我國在水文水資源信息的采集和傳輸上已經(jīng)基本實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化。這樣能夠通過網(wǎng)絡(luò)來實時監(jiān)測水文水資源的活動情況,并且即時地下達(dá)命令和政策,從根本上杜絕了洪水等災(zāi)害造成人民生命財產(chǎn)安全損害的情況。在數(shù)據(jù)統(tǒng)計方面,我國也擁有自己的水文水資源數(shù)據(jù)信息管理的專用數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),并且逐漸改變了通過紙質(zhì)數(shù)據(jù)分析水文水資源的原始方法。

    2、我國可持續(xù)水文水資源信息共享系統(tǒng)存在的問題

    我國在改革開放后,雖然在水文水資源的信息共享方面取得了一定的實質(zhì)性進展,取得了一系列的成果,但是從總體上來說,我國的水文水資源信息共享系統(tǒng)還從在許多的問題和漏洞,例如,存在共享體制還不夠完善,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還不夠高,共享氛圍還不夠濃厚,使用效率還不夠高等問題??傮w來說,我國可持續(xù)水文水資源信息系統(tǒng)雖然有一個完整的體系和制度,但還正處于發(fā)展的初級階段。下面,文章將分別討論這些存在的問題:

    2.1 共享機制不完善

    實現(xiàn)水文水資源信息共享的最基本要求就是廣泛。沒有了廣泛,信息共享就無從談起。例如,如果只在發(fā)達(dá)的東部地區(qū)建立水文水資源的信息共享系統(tǒng),東部地區(qū)的水文水資源管理必然會十分先進和人性化。但在偏遠(yuǎn)的西部地區(qū),由于沒有一整套完善的共享系統(tǒng)和共享機制,許多地區(qū)的信息共享系統(tǒng)就相當(dāng)于一個擺設(shè),也就是說,還是要依靠原始的紙上記錄才能解決問題。這樣的信息共享系統(tǒng)是及其不完善的,需要快速地改正并且提高其工作效率。

    除此之外,大多數(shù)人抱著免費提供信息的心態(tài),使得信息共享的范圍大大減小。其次,共享機制并沒有設(shè)立分級共享機制,不能通過行政級別將共享數(shù)據(jù)的權(quán)限分離開來。所以,這套信息共享系統(tǒng)并沒有一個合理的信息共享平臺。這樣,水文水資源信息就不能暢通地傳輸?shù)较嚓P(guān)部門。

    2.2 共享技術(shù)不成熟

    技術(shù)方面的問題一直都是高新技術(shù)發(fā)展的主要瓶頸,在這里,既然要創(chuàng)建一個平臺,還要信息共享,就需要計算機網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的技術(shù)。對于這個系統(tǒng)主要涉及到的信息技術(shù)學(xué)科有數(shù)據(jù)庫,計算機網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)安全和軟件工程等。這些都是網(wǎng)絡(luò)時代年輕的科學(xué),其技術(shù)并不是很容易掌握,要建立如此龐大的信息共享系統(tǒng),其難度更是難上加難。其實要找到精通這些學(xué)科的人才并不難,但是將信息系統(tǒng)運用于水文水資源方面,急迫地需要交叉學(xué)科人才??墒墙徊鎸W(xué)科既要求人才具有計算機網(wǎng)絡(luò)方面的專業(yè)知識還需要有水利管理等專業(yè)方向得到專業(yè)知識。所以說,信息管理共享系統(tǒng)的難度可想而知。

    解決了人才的問題,我們再聚焦于平臺搭建的問題。就我國水文水資源信息共享發(fā)展進程來看,我國仍然缺乏一套完善的水文水資源管理系統(tǒng),因為我們對水力資源的分布并沒有深入的了解,所以很多水利資源部門和科研單位無法獲取所需要的水文信息。而且,很多管理系統(tǒng)并沒有系統(tǒng)的,統(tǒng)一的數(shù)據(jù)約束標(biāo)準(zhǔn)和存檔規(guī)范,這樣就很容易產(chǎn)生信息孤島。

    2.3 共享氛圍不濃厚

    上面已經(jīng)提到,許多人存在一種錯誤的認(rèn)識,那就是“共享其實就是免費地提供信息”,這種錯誤認(rèn)識不僅使這項事業(yè)失去了經(jīng)濟收益的價值,還失去了自身競爭的優(yōu)勢條件。這是一種對科技創(chuàng)新服務(wù)社會的一種不肯定的行為,同時,人們也并未意識到,對社會的奉獻其實就是對自身的投資。

    事實上,通過對水文水資源共享系統(tǒng)的投資,能夠建設(shè)一個良好的信息共享平臺,能夠為社會大眾提供方便的共享渠道,并且形成良好的共享氛圍,進而推動水文水資源系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。相對來說,個體和個體單位能夠獲得的信息就越來越多,范圍覆蓋就越來越廣??傊?,行業(yè)的進步才能促使個體單位的進步,兩者形成良性循環(huán),才能被稱為可持續(xù)發(fā)展。

    2.4 相關(guān)的法律還不夠完善

    眾所周知,當(dāng)一項政策出臺時,必定有相關(guān)的法律法規(guī)為其保駕護航。水文水資源共享系統(tǒng)也一樣,要實現(xiàn)其可持續(xù)發(fā)展,完善的政策法規(guī)必然能夠提供法制保障。到目前為止,對于水文水資源共享的可持續(xù)發(fā)展項目,并沒有相關(guān)的法律法規(guī)出臺來保證這一系統(tǒng)的順暢運行。而且,對于共享這一模塊,也沒有相關(guān)的規(guī)定來制定分級政策和數(shù)據(jù)保密,數(shù)據(jù)訪問權(quán)限制度??傮w來說,由于沒有相關(guān)的法律法規(guī)出臺,對于水文資源信息共享也起不到很好的保障。

    3、如何實現(xiàn)水文水資源共享系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展

    上面已經(jīng)提到了,我國的水文水資源共享系統(tǒng)存在相關(guān)法律不夠完善,共享機制不完善,共享氛圍不濃厚,共享技術(shù)不成熟等問題。對于我國的水文水資源共享系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展,找出問題所在,也就是指出了以后改進的方向。所以說,下面,這篇文章就會分別從相關(guān)法律法規(guī)的制定,共享機制的完善,共享氛圍的加強,共享技術(shù)的提高等方面來討論如何實現(xiàn)水文水資源共享系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

    3.1 建立和施行相關(guān)的法律法規(guī)

    信息共享機制的核心就是信息共享的政策法規(guī),完善的政策法規(guī)對水文水資源信息共享的可持續(xù)發(fā)展提供了法律的保障。雖然到目前我們沒有相關(guān)的法律出臺,但是水利資源系統(tǒng)的高層可以向國家政府申請?zhí)岢鰰簳r的試行辦法,即提出相應(yīng)的規(guī)章制度,確保信息共享系統(tǒng)的暫時流暢運行。這是短期目標(biāo),那么,從長遠(yuǎn)考慮,水文水資源共享系統(tǒng)還是需要一套完整的法律法規(guī)來約束工作人員,當(dāng)?shù)鼐用窈脱芯咳藛T的行為,并且保障系統(tǒng)能夠永久地,安全地運行下去。這時,就應(yīng)該出臺對設(shè)備安全,數(shù)據(jù)庫安全,操作安全,管理安全等方面的相關(guān)辦法和處罰條款,并且應(yīng)該付諸于實踐。這樣,有了法律的保護,才能使改進后的水文水資源系統(tǒng)完美地運行。

    3.2 建立完善的共享機制

    3.2.1 共享技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

    標(biāo)準(zhǔn)化是信息化建設(shè)中的一項核心的,關(guān)鍵性的工作。而水利信息標(biāo)準(zhǔn)化體系的建設(shè),更是關(guān)系到水利工程管理,水資源管理,水土保持,水利規(guī)劃,防汛指揮等各個系統(tǒng)的信息化建設(shè),標(biāo)準(zhǔn)的共享機制對各項部門的協(xié)調(diào)指揮具有重要的指導(dǎo)意義。只有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),才能從根本上實現(xiàn)信息共享進而進一步推動水利信息化建設(shè)健康有序發(fā)展,避免因信息采集等各項應(yīng)用環(huán)節(jié)的不規(guī)范,帶來大量的人力,財力和物力的浪費。

    但是具體如何實現(xiàn)共享技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。首先,應(yīng)該先對現(xiàn)有的系統(tǒng)施行分級制度,然后在分級的基礎(chǔ)上統(tǒng)一數(shù)據(jù)變量標(biāo)準(zhǔn),統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫存儲標(biāo)準(zhǔn),同一網(wǎng)絡(luò)傳輸標(biāo)準(zhǔn)等。這樣,技能避免不規(guī)范的數(shù)據(jù)采集,傳輸和存儲出現(xiàn)錯誤,又能夠避免不同類型的數(shù)據(jù)出現(xiàn)數(shù)據(jù)孤島。更進一步來說,標(biāo)準(zhǔn)化的編碼能夠簡化工作人員的工作,避免他們在工作中出現(xiàn)失誤。而且在數(shù)據(jù)處理時能夠一目了然,減輕了數(shù)據(jù)理解的難度。這樣,不僅能在個體這一數(shù)量級上減輕工作的難度,也能在團體這一數(shù)量級上提高工作的效率。

    3.2.2 共享平臺的構(gòu)建

    共享服務(wù)平臺,其核心就是服務(wù)器。而在計算機和網(wǎng)絡(luò)這個層面上講,服務(wù)器好比一個服務(wù)平臺的標(biāo)準(zhǔn),無論終端多先進,要是沒有了服務(wù)器的支持,那也不能發(fā)揮最大的效能。因此,共享平臺的搭建也就服務(wù)器的建設(shè)問題。

    在統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下,應(yīng)該對服務(wù)器進行科學(xué)的管理。才能對存儲,傳輸和共享奠定有效的基礎(chǔ)。共享平臺的服務(wù)器應(yīng)該包括信息發(fā)布服務(wù)器,地理系統(tǒng)服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器這三種類型的服務(wù)器:

    (1)信息發(fā)布服務(wù)器

    顧名思義,信息發(fā)布服務(wù)器涵蓋的方面主要是對最新的信息進行發(fā)送,送到相關(guān)的主管部門,提示主管部門某一特定地區(qū)的數(shù)據(jù)特征。例如,當(dāng)一個地區(qū)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時,異常的數(shù)據(jù)將通過信息發(fā)布服務(wù)器,經(jīng)過可信信道發(fā)送到相關(guān)的主管部門,主管部門經(jīng)過接收端對數(shù)據(jù)進行接收。在這個過程中,既需要驗證發(fā)送方數(shù)據(jù)的合法性,也需要驗證接收方是否有權(quán)限查看此類信息。

    (2)地理信息服務(wù)器

    地理信息服務(wù)器不是在中樞系統(tǒng),而是分布在全國各地,通過一個大網(wǎng)絡(luò)將其連成網(wǎng)狀。地理信息服務(wù)器主要是記錄當(dāng)?shù)氐乃男畔?,并且通過統(tǒng)一的保存單位接收相關(guān)的地理信息,并且發(fā)送給中央數(shù)據(jù)庫。地理信息服務(wù)器主要用于地理水文信息的在線查詢。例如,在相關(guān)部門想要了解西部某一偏遠(yuǎn)地區(qū)的水文情況時,發(fā)送請求信息給當(dāng)?shù)氐牡乩硇畔⒎?wù)器,服務(wù)器在驗證其合法性之后,將存儲在數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)傳回給相關(guān)單位的接受器。

    (3)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

    數(shù)據(jù)庫服務(wù)器主要是用于數(shù)據(jù)的存儲。除了前面所提到的存儲單元要與各個服務(wù)器和終端一致,避免數(shù)據(jù)孤島外,還要注意其訪問控制權(quán)限。這就需要相關(guān)部門對其下屬單位的訪問權(quán)限做出詳細(xì)的分級,并實現(xiàn)強制訪問控制。對高層的單位給予更高的訪問權(quán)限,對于基層單位給出基本的訪問權(quán)限隨時共享,但是出于對水文數(shù)據(jù)的保護,防止水文數(shù)據(jù)被篡改,數(shù)據(jù)庫服務(wù)器必須施行分級制度。

    如圖1,可持續(xù)發(fā)展水文水資源共享系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

    3.2.3 信息安全的保障

    這套系統(tǒng)是面向全國開放的,而且,水文水資源對于一個國家來說是經(jīng)濟和社會的命脈,是國家公民生活的必不可少的因素。所以,這套信息共享系統(tǒng)的安全性應(yīng)該被提上日程。

    參照圖1,在中心數(shù)據(jù)庫要實行嚴(yán)格的訪問控制制度。對于高級單位的用戶,開放更多的權(quán)限,對于基層單位的用戶,只開放最基本的功能。并且采用強制訪問控制,對數(shù)據(jù)的讀寫也做出一定的規(guī)定:規(guī)定基層用戶只能對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有讀的功能,但對高層用戶還提供寫入和修改的權(quán)限。在信息發(fā)布服務(wù)器中,加入可信信道,來防止不法分子對信息做出篡改來誤導(dǎo)相關(guān)部門做出相應(yīng)的決策和行動。

    上述工作是軟件方面的工作,硬件的信息安全也是需要注意的。因為地理分布服務(wù)器遍布全國,所以說管理就變得很困難,尤其是那些處于偏遠(yuǎn)的,災(zāi)難多發(fā)的危險山區(qū)。由于水文水利地理條件惡劣,設(shè)備及其容易損壞。所以說,要實行每日上傳數(shù)據(jù)和容災(zāi)備份的操作來確保數(shù)據(jù)的安全。而且設(shè)備周圍禁止無關(guān)人員靠近,否則會引發(fā)一系列的誤判。

    3.2.4 應(yīng)用現(xiàn)代分布式的水文模型

    隨著科技的進步和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,世界上已經(jīng)有了較傳統(tǒng)水文模型更加先進的分布式水文模型,能夠更加準(zhǔn)確地描述水文參數(shù)的變化,并在描述基礎(chǔ)上進行特定的仿真實驗。現(xiàn)代分布式水文模型應(yīng)用了數(shù)學(xué)物理分析手段,使得信息的分析更加的精確和專業(yè)。這樣會更好地為水文水資源共享系統(tǒng)提供技術(shù)支持,從而更好地促進水文水資源的可持續(xù)發(fā)展與利用。

    4、結(jié)語

    水文水資源數(shù)字化和信息化管理是時代進程中不可避免的產(chǎn)物,也是國家信息化進程進步的標(biāo)志。水文水資源信息共享系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展問題對于保證社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展也是至關(guān)重要的。對人民群眾的生活生產(chǎn)也有著不可忽視的影響??傊ㄟ^完善共享平臺的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù),出臺相關(guān)法律法規(guī),改善人們意識和保證系統(tǒng)的安全等必要手段,能對國家的水文水資源領(lǐng)域的可持續(xù)化發(fā)展做出重要的貢獻。在開發(fā)和利用水資源的進程當(dāng)中,對于相關(guān)技術(shù)的運用也提出了更高的要求,水文水資源信息共享系統(tǒng)的開發(fā)勢在必行。

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