张永兴

（江苏省高邮市水利局，225600，高邮）

水利工作信息化是率先实现“水利现代化”在行政管理和技术管理方面的重要体现。水利信息化作为水利现代化的基础和标志，是国家信息化建设的重要组成部分，是防洪减灾、水资源管理、水环境监测和水土保持的重要手段和技术支撑。目前，地方水利信息化系统建设工作已经全面展开，需要在信息化的基础上充分发挥信息化数据的作用，建设让数据去伪存真、让数据辅助决策的智能化系统，才能够真正提高水利管理工作的效率和效能。

一、地方水利信息化系统现状及存在的问题

地方均在建设相关计算机系统，如水利网络综合信息服务系统、河湖库工程管理系统、水资源管理系统、农村水利管理信息系统等。虽然部分系统建设是在上级主管部门统一布置下开发研制的，但大多都是各地方独立开发，有些所谓的自动化系统只能做一些文字与统计工作，业务管理工作除了办公条件改善以外没有质的改变。管理者依靠个人经验来决策，难以做到科学合理，无法体现科技发展对水利现代化工作的影响。究其原因，地方水利信息化工作存在以下问题：

①系统建设混乱：各地方重复进行系统开发，没有统一的标准，浪费了大量人力与资源。

②系统功能简单：大多数系统不具备数据分析、环境模拟、预决策功能，没有前期预测和后期评估。

③系统扩展单一：没有统一的数据共享平台，同一地区的管理库没有进行有效整合，没有与地方及上级管理系统做到兼容共享。

二、水利地理信息系统（GIS）的作用

针对存在的问题，可以建立水利地理信息智能化系统。该系统以水利地理信息系统（GIS）为数据平台和工作核心，与省、市水利信息化系统和地方行政部门信息化系统相兼容，能够实现数据采集、分析、模拟、决策等功能。建立水利地理信息智能化系统是水利现代化工作的要求，也是水利工作在现代社会科技发展推动下的必然选择。下面从系统的作用、组成、工作方式等方面来详细说明：

①位置特征：GIS对信息空间表达的功能，准确表述了对象（地物）具体位置关系和相关特征信息。

②趋势分析：GIS改变了传统地图只能表达某个时间的空间特征与属性特征的缺点，可以表示空间特征与属性特征随时间变化的过程，分析该地物的发展趋势，解释了从何时起发生了哪些变化。

③模拟问题：利用数据及已掌握的规律建立模型，模拟某个地方在具备某种条件时将出现的结果。

三、拟建的地方水利地理信息智能化系统结构

该系统包括水利地理信息数据库系统、水利地理信息基础数据源系统、智能化管理操作系统（见图1）。

1.水利地理信息数据库系统

水利地理信息数据库系统是管理空间对象的信息系统，以三维地形图为基础，包括以河流、湖泊、圩堤、水工建筑物、土地使用分区 （下垫面）、公路、铁路等水利相关内容为对象的三维空间以及各对象随时间变化的数据库。该系统能够接收水利地理信息基础数据源系统和地方行政部门信息化系统以及部、省水利信息化系统的数据，对相关数据进行分析，按时间顺序和空间关系进行储存，并按设定范围对信息进行甄别和逻辑校核，对错误数据及异常数据反馈并报错。

2.水利地理信息基础数据源系统

水利地理信息基础数据源系统是收集基础数据、图片和影像资料，按时间顺序更新、整理管理对象变化情况的本级水利地理信息数据库的数据资料管理系统。

①水利基层单位数据系统：以水利站和其他基层水利管理单位为节点，根据水利地理信息数据库的要求，对本单位管理范围内的水利项目进行数据、图像录入，结合日常巡查工作，按定时更新和适时更新两种方式进行修正。

②水文监测数据系统：以现有水文站为基础，针对径流总量、峰值流量、峰现时间等水文特征，建立全天候、全覆盖的水文自动化监测网。

③水质自动化检测系统：将饮用水水源地、水质控制断面、主要排污口等作为控制点。以行政区范围内的河道等级与重要性来划分，以分布密度进行控制。采用自动水质监测仪，对水体的 COD、氨氮、磷、pH、SS 等主要污染物进行在线监测。

④水利工程运行监控系统：对水利工程进行自动化改造后，通过GSM无线网络，按规定时间对工程设备的完好状态、运行情况、工作指令等管理数据以及重要部位的视频进行数据传输。

⑤卫星数据监测系统：随着对水利卫星通信系统使用的推广，卫星地图的使用也将逐步展开，通过比对分析系统对高清晰度卫星图片的处理，能够全面反映水文特征及地区水利工程的变化情况。

⑥自动化巡逻系统：无人机航拍在技术方面已非常成熟，且运用成本在不断下降，因此无人机巡逻检查用于水利管理将成为趋势。该系统适用于边远地区和交通不畅地区的水利工程巡查，特别是在应对突发事件时，能够在第一时间到现场传递数据、图像，并可以与其他单位进行数据共享。

⑦全国水利普查系统：在国普系统允许的范围内，最大限度地将普查基础数据有效地与水利信息系统共享，充分发挥水利普查的作用。

⑧数据库远程备份系统：以数据安全为中心，建立一套数据管理、数据保护、防灾系统和措施是整个系统高安全性和可用性的核心体现。建设安全、稳定、完整的远程备份平台,能够按照一定策略实现不同方式的远程备份,并提供数据恢复调用接口。在系统出现故障时,可利用备份数据迅速进行恢复,保证系统正常运转。

图1 水利地理信息智能化系统图

3.智能化管理操作系统

①计算机辅助地理决策系统能够实现地理空间数据处理、空间模拟、空间分析，具有决策能力，是计算机辅助模拟和决策分析技术相结合的产物。该系统可以模拟地理过程（自然环境过程、社会经济过程），并利用数学方法进行多目标规划和多标准决策分析。

②行政公务系统与市行政系统及行政服务中心相关联，包括公文处理的自动化流转、行业动态发布、相关法律法规查询，是能够在线办理相关行政审批事宜、开设视频会议的行政办公系统。

③防汛抗旱指挥系统是与省厅防汛抗旱指挥系统相兼容的子系统。该系统根据水利地理信息系统的综合数据，结合上级防汛抗旱指挥系统提供的周边水系管理数据，利用计算机辅助地理决策系统进行模拟决策，指挥防汛抗旱相关工作。

④水资源管理信息系统是与省厅水资源管理信息系统相兼容，以推动经济社会发展和与水资源水环境承载能力相适应的水资源 “三条红线”为目标的管理系统。该系统用于监控监测自备井取水、水厂进出水流量、明渠流量、地下水水位、水源地水质以及水资源远程管理等工作，同时可以拓展水资源综合执法在线视频取证等子系统，让水资源管理工作更加科学规范。

⑤水利工程管理信息系统包括水利工程建设项目管理系统和水工建筑物管理系统。水利工程建设项目管理系统主要管理各水利工程每个阶段的实施进展情况。水工建筑物管理系统管理所有水工建筑物的详细信息，包括坐标、完好率、使用率等实时数据，并利用计算机辅助地理决策系统对水位、雨量、时间等参数进行模拟，判别水利工程在相关条件下的运行状态，为决策提供数据支撑。

⑥农村水利管理信息系统包括灌区信息化管理系统和河道管理信息系统。灌区信息化管理系统包括自灌区和提灌区的所有灌溉信息，能够根据上游来水量、农作物分布、需水期、渠道工况、高程分布等相关情况进行模拟决策。河道管理信息系统收集流域性河道区域骨干河道、县乡村级河道的位置、断面、淤积情况等实时数据,根据河道断面、高程，利用计算机辅助地理决策系统进行模拟，能够得到各河流的分配水量，比较各河道生态基流的要求，通过水利工程进行调节优化。

⑦水务管理信息系统包括城乡供水信息系统和城镇排水信息系统。城乡供水信息系统收集供水主干管网、加压泵站、取水口等的坐标、高程、地理环境等信息以及水费收缴情况，分析供水管网主要节点的实时参数，能够及时发现管道故障，提高供水保证率。城镇排水信息系统包括乡镇污水厂、污水管网、雨水管网的检查井坐标，管网高程、管网维护情况等信息，通过对各雨污水提升泵站的数据分析，监测污染物排放的稳定性，保证污水处理厂的进水水质稳定。

⑧水土保持监测与管理系统是和省厅水土保持监测与管理系统相兼容的自动化监测系统。该系统以水土保持业务数据库、水利地理信息系统、小流域基础空间数据为基础，能够实现水土保持信息网络化监测、传输、处理与共享应用，为水土保持提供信息服务和分析手段，全面提高水土保持工作的管理与服务水平。

⑨前线指挥平台管理系统采用车载前线指挥平台，在水利工程应急处理现场进行现场指挥。该系统利用前线指挥平台管理系统指挥调度控制中心，结合计算机辅助地理决策系统，为一线指挥提供数据支撑，并利用数学方法进行多标准决策分析，确保在紧急情况下的决策稳定性与合理性。

四、系统设计与工作方式

水利地理信息智能化系统以部、厅水利部门为主体，以科研院所为依托，以水利地理信息系统为基础，其研发基于三项原则。

①兼容性原则。智能化系统必须与地方行政部门信息化系统和部、省水利信息化系统兼容，相应的基础资料、管理数据能够实现共享，最终将成为全系统或全区域的总体自动化系统下的一个专业化管理节点。

②模块化设计。模块化设计是指在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场不同需求的设计方法。模块化设计是绿色设计方法之一，是已经较为成熟的设计方法，可以同时满足产品的功能属性和环境属性，缩短产品研发与制造周期，增加产品系列，减少或消除局部故障对整体的不利影响，方便维护、升级和改造。

③个性化选择。由于每个单位的所处流域、地形地势、下垫面、供水关系、经济发展程度不同，因此各单位对信息智能化系统的要求也不同。在市场化基础上研发多专业模块时，地方水利部门可以按照行政许可的内容和地方需求与管理职能选择适用的模块与组合。

水利地理信息智能化系统的建设过程分为三个阶段，第一阶段为水利工作提供基础数据；第二阶段为各部门提供数据分析；第三阶段以县、市行政区为单位，综合利用各方面数据，进行分析、模拟和决策。

在核心系统和部分主要模块研发成功以后，可以选择几个在水利工作和地域特征方面具有代表性的县区，在不影响原管理方式的情况下进行试运行，两套系统同时工作，查找差距，为系统研发与推广积累经验。