水利信息化论文篇(1)

论文摘要：中国水利在过去二十多年信息化过程中积累了许多宝贵的经验。当今计算机、通信、网络等高新技术的发展为实现中国的“数字水利”提供了坚实的技术基础和前所未有的发展机会。

一、水利信息化发展分析

水利行业作为一个有着悠久历史，同时也是信息十分密集的行业，其信息化工作开始于“七五”期间，至今已取得了可喜的成绩，但仍存在不少问题。

（一）信息的标准化和规范化工作相对滞后

水利工作的三大任务是防治洪涝灾害，解决干旱缺水和治理改善保护水环境。主要表现在未能应用现代信息技术及时为政府和社会公众提供全方位的信息服务及信息化的质量还不能适应水利现代化的需要。

（二）对信息工作的认识不到位

水利系统的干部和职工对信息化工作的重要性有了一定的认识，但还有一部分员工对信息化工作认识不足，缺乏紧迫感；没有形成统一的建设机制，水利信息化普及程度还远远不够，甚至部分单位还没有统一的规划和明确的发展目标。

（三）水利信息化发展水平不高

当前水利信息化发展水平表现为：（1）从事水利信息化规划的相关人员对IT技术发展把握不够深，大量信息化应用建设刚刚完成就成了落后产品。此外，整体性规划的不完善或实施不利而导致各个系统的兼容性差，信息流不畅，致使信息化的大量投入所建设的仅是一个又一个的“信息孤岛”。（2）从事水利信息化产品设计与开发的相关机构对行业应用理解不够深，造成了水利信息化产品的易用性、实用性差，甚至无法推广或交付使用。（3）信息化发展的保障条件不足。水利信息系统的建设和管理，本身是一个庞大和复杂的系统工程，但目前在水利系统还没有形成一套完整的管理制度、管理措施和管理办法。

二、水利信息化的发展方向

“数字水利”是一个以空间信息为基础，融合各种水文模型和水利业务的专业化系统平台，是对真实水文水利过程的数字化重现，它把水活动的自然演变搬进了实验室和计算机，成为真实水利的虚拟对照体。它是水利信息化的发展方向。

三、水利信息化的实施

（一）数字水利应用系统组成

数字水利应用系统主要由采集层、网络层、数据层、应用层、表示层、接口层、支撑层七个部分组成。1、采集层。水利信息化系统是建立在信息基础之上的，而这些信息的获得需要通过不同手段和措施；这些获得信息的手段和措施以及相应的采集点就组成了采集层。2、网络层。网络层为信息共享和数据传输提供基础，网络的建设一般根据实际情况采用公网和专网相结合的方式。3、数据层。数据层通过建立所有与水利相关的数据的模型或结构，使应用层能够更方便、更快捷地获得各种水利信息，产生各种水利应用。4、应用层。应用层建立在数据层的基础之上，通过建立各种应用模型如洪水演进模型、排水模型等，提供水利行业的各种应用功能。如水利信息服务、统计分析、虚拟仿真、预报决策等。5、表示层。表示层以浏览器为载体，直接向从事水利的各级人员提供其所需要的相关功能或信息服务。6、接口层。接口层通过向各级水利系统提供网络接口、数据接口和系统接口使各类信息得到充分共享，各级水利系统成为一个有机的整体，最终形成“数字水利”。7、支撑层。支撑层通过相关的标准体系以及最新的技术，保证整个系统安全、稳定、有效的运行。

（二）决策支持系统

根据水利工作的实际情况，水利决策支持系统包括：

1、防汛决策支持系统。防汛决策支持系统的建设是保障防汛抗洪工作有效和科学的前提条件，可以利用遥测数据、遥感图片等进行相应的暴雨预报、洪水预报、洪水调度等工作，提前为防汛抗洪工作做出指导性的预报、预警措施。洪水不仅是灾害，其调度使用已成为水资源研究的新课题，是“资源水利”的重要组成。2、抗旱决策支持系统。抗旱决策支持系统有两类数据源，一是遥感数据源、另一类是旱情监测站采集的旱情信息数据。抗旱决策支持系统在遥感图片基础上，结合相关的计算模型进行计算，可以快速、准确的获得同一时期内大范围的土壤含水量信息以提供第一手的辅助决策资料，同时，也可以根据地面旱情固定、流动监测站采集的地下水埋深、土壤含水量、土壤温湿度等数据，作为区域遥感数据校正的参考。

3、水资源决策支持系统。水资源决策支持系统是在水资源数据库及地理数据库的基础上，采用相关的数学模型进行计算，评价水资源量、预测水资源量、对水资源进行优化管理和科学调度。

4、水环境决策支持系统。水环境决策支持系统是在水环境数据库及地理数据库的基础上，采用相关的数学模型进行计算，评价水质、预测模拟水质变化、计算水环境容量、控制规划污染物总量。水环境决策支持系统将成为环境管理和环境执法重要依据。

5、水土保持决策支持系统。水土保持决策支持系统是建立在水土流失数据库和地理数据库的基础上，利用水土流失评价及治理数学模型技术，采用智能决策支持系统的思想建立水土流失模型库，为水土流失的评价及预测提供强大的决策支持。该系统与实时水保监测系统的集成将为保障水土保持治理工程的科学性，并指导水保工程的规划和实施。

水利信息化论文篇(2)

1卫星定位系统的应用

现代高科技的卫星定位系统，具有较好的灵活性，精度高、速度快，可以提供准确的三维坐标，拥有全球连续覆盖性能，可全天候地进行作业并且操作简单，成为当前时代获取空间数据的重要途径。被广泛地运用在水情测报，水土的保持监测及治理等水利工程建设中。GPS卫星定位是由控制段、空间段及用户段三个方面组成的系统，相比之下比其它无线电导航系统的精确度更高。利用GPS卫星定位技术，能够精准地对灾情发生地点进行定位，其辅助的通信技术能将灾情现场与指挥中心进行联机。

2遥感技术的应用

遥感技术在1972年开始得到水利工程建设的广泛应用，并发展成为了当今现代化科技中必不可少的测量手段。目前被广泛地运用在室内工业测量、大范围陆地测量、采集海洋信息和全球环境变化监测等方面。其勘察范围较大，信息获取快，信息综合能力强，并且不容易受到外界因素影响，在全球范围内都取得了广泛的使用。中国的水利工程行业中，部分地区也逐渐地采购遥感技术和影像接受设备，用来进行影像数据的收集，再对收集到的数据进行分析，以准确灾情或险情发生的具置，分析受灾的情况、面积及影响等。在分析流域水土保持以及河流的污染情况等方面，也得到了广泛的运用。

3地理信息系统的应用

地理信息系统的基础是地理的空间数据，利用地理的模型分析方式，适当地提供更多尺度的动态信息及空间。其区域空间的分析能力、多要素综合分析能力及动态预测的能力，让地理信息系统成为水利信息管理及分析的重要工具。地理信息系统包含空间数据的输入、存储、管理和数据处理、分析、输出等多个子系统，在水利工程信息资源的管理和防汛抗旱等方面都起到了重要的作用。中国水利部门建立了全国1：25万的水利电子地图，向流域机构、省级水利部门和少数直属单位进行发放，以将有利数据提供给有关部门，进行水资源综合规划和流域综合规划，实现了数据的共享，降低了数据生产的重复率，为空间上信息的共享造就了基础。建立起长江流域、鄱阳湖、洞庭湖等地区水域的水下地形结构图，创造了有关部分对水文的预报、河道、河床及湖泊的演变的分析基础，给水利工程信息资源的管理、表达及应用创造了新的平台。

4信息自动采集技术的应用

自动采集信息技术的出现，在很大程度上有效地扩展了人类感觉、感官上的感知域、分辨率和灵敏度，包括了传感技术、测量技术的识别及遥感遥测技术等等。当前，全国各地省级以上的水利部门都已建立了各个类型的信息收集点两万多个，主要包括有雨情、水情、水质、地下水、水保、供水和排水等方面，在对生态、风情、海潮等各个要素方面的监测取得了很大的进步。

5通信和网络技术的应用

水利工程的通信和网络，就像水利信息化里的高速公路，有利地保障着水利信息高效、可靠的传输。将地理较为分散、信息量较大、种类较多等水利工程方面的信息连接在一起，确保数据、语音及图像等信息能够进行高效和安全的传输交换。此外，水利工程方面还运用了很多其他高科技信息技术，如信息的存储和管理技术，工程软件技术等。

二利用信息技术，推动水利工程建设发展的对策

1重视水利工程信息化的加强

注重水利工程信息化的加强及管理，是将信息化技术有效利用在水利工程中的一个重要步骤。相关管理部门应跟椐自身的实际情况和工作的需要，制定出水利工程信息化长久发展的目标和战略。重视建设信息化系统，并进行有效的管理保养，定期的对已有的信息化系统进行维护保养，以延长信息化系统的使用寿命及使用效率。

2完善水利工程信息化管理体系

完善信息化管理的体系，是保证正常发展水利工程信息化建设重要途径。因此，在水利工程的施工中，需加强完善其信息化管理的制度，组建信息探测系统，利用其信息监测对水利工程施工造成影响的气候、水文等各种因素进行仔细勘探。在降水量较大的时节施工时，要做好防洪的准备，避免发生洪涝灾害，让水利工程相关的各部门加强重视信息化管理的意识，明确各自施工的责任，充分发挥相关工作人员的职能，以确保相关工作人员都能各司其职，有效地推动水利工程信息化的管理发展。同时，相关部门还应该组建完善的水利工程的信息化管理监督体制，确保水利工程维护体制中的问题得到迅速解决，让水利工程信息化管理的系统功能有效地发挥出来，降低在施工运行中发生不必要的故障，促进水利工程信息化管理及信息化建设的发展进程，保障水利工程的信息化管理功能得到最有效的实施。

3健全水利工程信息化管理系统的维护体制

对水利工程实行信息化的管理，就需要有相应完善的管理系统实施管理。而完善的管理系统又需要配备相应的工作人员，实时对管理系统进行维护保养，如果系统得不到有效的维护，那么在使用系统的过程中，就会导致部分功能、模块无法正常的发挥其存在的作用，达不到预期的需求，严重的可能会使设备及软件出现故障，致使系统瘫痪无法使用，这样一来，就会造成对信息化管理的障碍，使得信息化管理建设不能很好的向前发展。此外，对于一些已经上架的系统，多部分还处于尝试运行的阶段，所以必须尽力完善其系统的各个功能，以确保水利工程能顺利的进行，达到预期的效果。保证已经做过的工作，不会受到系统问题的影响，使水利工程的信息化管理系统功能真正的发挥出来，提高水利工程的工作效率。

三结束语

水利信息化论文篇(3)

【关键词】课程体系 水利信息技术 专业学位 教学改革

【中图分类号】G423.07 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2016）03-0022-03

一 水利信息技术硕士专业课程体系改革的背景

我国水利信息化工作于“七五”期间起步，至今已有30年的历史。水文信息的计算机处理从20世纪70年代后期开始，属于水利信息化的起步阶段；水利信息化的大规模开展，在20世纪90年代中后期现代信息技术日趋成熟之后。党的十六大强调要大力推进信息化，中央决定将“金水工程”作为“十五”期间优先实施的重要业务系统启动建设，水利信息化工作开始步入快车道。2003年1月，水利部信息化工作领导小组办公室与水利信息中心在北京联合主持召开了《全国水利信息化规划》咨询会。水利信息化的内容十分广泛，建设项目的专业性和技术性都很强。专业性应用软件开发难度大，投入大，风险大，失败率高。水利信息化不论是“项目”还是“过程”，都必然涉及许多具有行业和专业特色的软件系统的开发。水利信息化建设的人才需要对水利行业特色、专业性质、信息化建设的特点都有较为深刻的理解，清楚水利需要信息技术做什么，信息技术能为水利做什么。水利信息化建设队伍需要大批专业技术与信息技术相结合的高素质的复合型人才。2007年，郑州大学水利与环境学院在水利工程一级学科博士点下，自主设置水利信息技术专业二级博士和硕士点。2008年开始招收水利信息技术专业硕士和博士研究生，2011年第一届硕士研究生毕业。在研究生培养过程中，暴露出原教学计划、课程设置和教学内容上的一些问题。如课程门数偏少，学生选择余地小，有些课程和本科课程重复，个别课程内容不能适应学科当前的发展要求等。基于此，本文提出对水利信息技术硕士专业的课程体系进行改革。

二 课程体系改革的内容

1.建立以培养模式为导向，以创新能力与工程应用能力为主导的课程体系

根据国家研究生培养模式改革要求，分别制订以培养基础理论扎实、具有创新能力的高素质科研型人才和具有扎实理论基础、工程实践经验丰富的应用型工程技术人才为目标的两套专业人才培养方案，体现科研创新能力培养的科学学位研究生培养与实践经验和工程技能培养的专业学位研究生培养的差别，探索以培养过程为导向的任务驱动式、项目式以及“一体化教学”等培养模式，深化课程体系改革。

2.开展以专业学位研究生技术教育和工程实践为主要内容的产学研合作

开展产学研深层次合作，使专业学位研究生能掌握相应岗位的核心技术、核心技能以及技术开发与技术应用的能力，构建“基本理论、技能实践能力训练综合能力训练”的理论与实践紧密结合、循序渐进的实践教学体系，适应专业学位研究生培养的需要。

3.在研究和实践水利信息技术硕士专业课程体系的基础上，建立以两个平台为核心的研究生培养模式

两个平台：一是指以学科交叉融合为依托，强化理论与技术基础的课程体系平台，面向具有较强的科研和创新能力、适应国家高端科研需要的研究型人才的培养。

二是指以工程实践和工程素质培养为主线的应用性课程体系平台，面向具有一定科研能力和较强工程实践能力的工程技术人才的培养。通过设置自然科学基础、工程技术基础和项目研发技术的课程体系，构建适合国家水利信息技术发展需要的人才培养的课程体系和课程内容。

三 教学改革的关键环节

第一，针对水利信息技术专业人才培养过程中的理论与实践脱节，缺乏综合运用知识发现问题和解决问题的实践创新能力的弊端，通过进一步优化教学内容和课程体系以及改革教学方法和手段，着重培养和提高研究生的创新能力。

第二，水利信息技术专业学位研究生培养中，存在研究生工程意识淡薄，与工程技术应用相关的社会、经济、人文等知识匮乏，应用工程技术转化为生产力的后劲不足等问题，研究进一步拓展研究生人文素质教育的深广度，并充分利用教师科研和企业的丰富资源，采用多种培养途径和手段，构建富有水利信息技术专业特色的多元化应用型人才培养模式，培养具有高工程素质的人才。

第三，建立专业硕士质量评价标准与实践教学体系。国家水利信息技术专业硕士招生从2010年开始正式启动，目前还没有一套系统完整的专业硕士人才质量评价标准，课程体系设置还不够完善。因此，客观上需要建立对实践教学的目标、内容、管理以及师资队伍的素质条件等支撑条件的评价体系。

四 郑州大学水利信息技术硕士专业课程体系改革的实施方案和实施步骤

1.具体实施方案

第一，围绕“提高教学质量，培养创新人才”开展课程设置和课程内容实践研究，突破传统教学模式的束缚，为科学学位研究生培养方案的修订奠定基础。

第二，以现代教育思想为指导，进一步完善研究生培养模式的改革，修订专业硕士学位研究生培养实施方案，调整实践（工程项目）的内容，修订相关的配套制度。

第三，改变原来的课程体系，在搭建两个平台的基础上，由学院根据不同培养模式和社会需求特点，制订科学学位和专业学位的课程体系，特别是对于专业学位研究生凸显应用性的课程内容，形成各具特色的人才培养方案。

第四，从水利信息技术专业中选取3～5门主干课进行重点建设，针对科学和专业学位研究生培养方式的不同，调整理论学时和实践学时比例；对于专业学位研究生精减理论教学内容，增加以理论学习和应用为目的的实践教学内容。以重大科研项目为依托，协同学习、共同解决问题等形式，提高工程实践应用能力和组织协调能力。

第五，为专业学位研究生建构多层次的实践教学平台，按照“基本能力实践能力综合能力”的实践教学培养体系，抓好产学研实习基地建设，加大力度重点打造依托工程技术研究中心的实践创新基地，要求研究生毕业设计（论文）与重大工程项目紧密结合，以取得具有较高应用价值的成果。

2.实施步骤

学院认真总结2008年以来课程体系应用的经验和存在问题，到兄弟院校进行调研，学习其人才培养模式、培养途径和手段、教学建设和改革等方面的先进经验。并以高素质的专业型人才培养和创新能力的培养为内涵建设的主要内容，结合本专业人才培养实际，进行广泛论证，完善新形势下满足不同人才培养模式要求的课程体系。

在对专业学位研究生突出实践能力的培养方面，增加实验教学学时比例，进行课程教学内容的更新与整合，修订课程大纲，改革教学方法和手段、考试方法。依托河南省高等学校信息网络重点学科开放实验室、河南省基础地理信息系统中心等实习基地，建设专业学位研究生实践创新基地，健全创新机构，制订管理模式和相关制度。

五 郑州大学水利信息技术硕士专业课程体系改革的效果

1.水利信息技术专业研究生培养质量不断提高，实现知识、能力、素质的协调发展

近几年水利信息技术专业硕士研究生招生规模为10～15人/年，每年荣获各类竞赛奖、三好研究生和优秀干部等荣誉的学生占到1/2，考取博士研究生的学生占1/5，就业率100%。

2.产学研结合更加紧密，专业硕士研究生实践和应用能力进一步提高，增强了服务社会的能力

以上改革措施，使科研型创新人才和工程应用型研究生培养模式，在课程设置、课程内容以及教学过程三个层面得到全方位的完善。尤其是，提出专业硕士研究生必须参与重大研究项目的要求。先后在河南省基础地理信息中心和河南省高等学校信息网络重点学科开放实验室建立研究生创新实践基地，使产学研紧密结合的开放式转变取得实质性进展，为专业学位研究生提供实践和参加大型工程项目的机会。目前，专业与有关单位合作向纵深发展的态势良好，研究生教育为社会经济发展服务的功能进一步凸显。

3.课程内容层面的改革效果

课程内容是课程体系的具体体现。这一层面的改革从以教师和教材为中心向以不同培养模式研究生知识体系为中心转变，以提高研究生的综合素质。水利信息技术专业涉及水利和信息两大部分内容，内容多、范围广，课程内容把握和教材选择都比较困难。课程内容的深层优化不再是一门课程一本教材，而是一门课程涉及几本教材，同时还要把这几本教材进行有机组合，作为课程的教学内容。比如流域产汇流模型及数值模拟课程，内容包括径流形成理论、产流和汇流计算、流域水文模型和计算结果可视化等内容，教学中采用了四本教材：《水文学原理》《水文预报》《分布式流域水文模型》《面向对象程序设计》，得到了同学们的称赞，取得了良好的教学效果。

参考文献

[1]刘国瑜、李昌新.对专业学位研究生教育本质的审视与思考[J].学位与研究生教育，2012（7）：39～42

水利信息化论文篇(4)

论文摘要：通过对我国现有部分较为知名的企业信息化测度理论回顾，指出现有的企业信息化测度理论研究存在的缺陷和不足之处。提出企业信息化测度应从企业信息化发展水平、发展质量和发展能力3个角度建立三维立体测度企业信息化测度理论与方法。

1企业信息化测度研究现状

1.1部分研究成果

近年来，国内诸多学者对企业信息化测度进行了大量的研究，取得了十分丰富的成果。

1. 1. 1刘凤勤的企业信息化建设水平测度方法。吉林大学刘凤勤于2001年2月在《情报学报》《机械工业企业信息化建设水平测度方法》提出包括3个一级指标、9个二级指标的“企业信息化综合力度法指标体系”。该指标体系中3个一级指标是:信息化信息装备力;信息化信息利用力;信息化发展潜在力。该指标体系对企业信息化测评研究具有独到新颖的见解。

但是，指标体系中一些指标并不贴切，如:指标体系中的“每百人函件数”，在电话、电子邮件十分发达的今天，函件已经不是人们沟通信息的重要手段，所以，该指标值已经不能反映企业信息化的水平，在某种程度上说，指标数据的下降反而可以说明企业信息化水平的提高。另外指标“信息技术经济效益值”的计算采用企业信息技术使用前后的年收人和年成本进行计算，虽然可以说这是一种思路，但其做法是十分不科学的，因为，企业信息化的经济效益具有滞后性，而且，企业的“产出”或“利润”的增加，也不能都归功于企业信息化，所以，以此来衡量企业信息化水平是不合适的。

1.1.2梁滨的企业信息化基础理论与评价方法。中国社科院博士研究生梁滨1999年5月的博士论文《企业信息化的基础理论与测评方法》可能是我国最早的企业信息化测评指标体系研究成果。论文从人本管理的思想出发，认为企业信息化包括以下5个方面:生产过程信息化;流通过程信息化;管理信息化(体现人本理念);组织结构信息化;生产要素信息化。根据这5个方面，梁滨第一次提出了具有20个二级指标的企业信息化测评指标体系，对各具体指标给出了具体的计算方法，并首次使用“企业信息化水平与企业经营相关度”测算企业信息化效益的方法，具有较大的开创性。

但是，该指标体系中并没有完全体现他在理论分析时所提出的5个方面，没有设置反映企业管理信息化、组织结构信息化、生产要素信息化的具体指标。另外，整个指标体系的指标测算绝大部分都是以投人的经费为基点进行测算的，这样指标体系的计算结果就是经费投人越多，信息化程度就越高。而实际上，经费的投人多少，只能说明企业管理者对信息化的重视程度，而且过多的经费投人，可能导致过度信息化，从而给企业带来巨大的经济损失，改变企业领导对企业信息化的态度。因此，这一套指标体系的运用受到了一定的限制。

1. 1.3唐志容的企业信息化水平测评指标体系研究。天津科技信息研究所唐志容于2002年3月在《科学与科学管理》杂志上《企业信息化指标测评指标体系研究》，提出了一个包含5个一级指标、18个二级指标的企业信息化测评指标体系。指标体系中的5个一级指标是:信息技术投人及设施水平;生产过程自动化;管理信息化;营销信息化水平;人员素质。

这一套指标体系明确的将管理信息化、人员素质作为2个独立的一级指标提出来，说明作者意识到管理信息化、人员素质在企业信息化建设中的重要性。”

但是，该指标体系中用“生产过程自动化”作为一级指标衡量企业信息化水平，并不太合适，因为，“生产过程自动化”不能等同于“生产信息化”;在一级指标“管理信息化”中，虽然提出了4个非常精彩的二级指标，但是对信息化对管理变革中的组织机构变动、流程再造等并没有作出反映。

1. 1.4国家信息化测评中心的企业信息化水平测度指标体系川。2000年国家信息产业部信息化测评中心推出“企业信息化基本测度指标试行方案”，该指标体系包括6个一级指标:战略地位;基·础建设;应用状况;人力资源;安全;效益指数。这一套指标体系剔除了企业特点和行业特征，是一种通用型的指标体系，使得不同行业能够在除去行业特征的情况下测评共有的信息化特征水平，如果指标能够很好地推行、应用，可以大大地加快我国企业信息化测度的发展。

1. 1. 5唐小我等人的企业信息化指标体系研究。2001年6月侯伦、唐小我等人在《电子科技大学学报》社科版发表文章《企业信息化及其指标体系探讨》，文中提出一个包含3个一级指标、15个二级指标、56个三级指标的企业信息化指标体系。指标体系中的3个一级指标是:信息化组织建设评价指标;信息化基础设施评价指标;应用信息系统评价指标。

但是，该指标体系也存在一些不足。首先，一级指标中没有考虑到企业“信息资源的开发和利用水平”。我们知道，无论企业信息化建设的基础设施多么好，没有与之匹配的信息资源，信息化是没有任何价值的，这就像无论公路修得多么好、车速多么快，但是没有货运就不会产生经济效益一样。其次，指标体系中定量与定性指标显失平衡，定性指标太多，定量指标太少。第三，指标体系没有给出具体的指标测算方法，使得这套指标得应用受到限制，缺乏可操作性。

对企业信息化述评测度理论研究成果除了上述之外，还有很多，在此文章不再赘述。

1.2综合评述

综上所述，我国企业信息化测度理论的研究成果十分丰富，为推动我国企业信息化建设作出了巨大贡献，但作者认为，现有的成果中存在以下一些共同的不足之处:

1.2.1操作性不强。通过文献查证，我国众多企业信息化研究成果中，大多是一些描述性、介绍性的文章，虽然对企业信息化建设具有一定的指导性，但缺乏可操作性;对企业信息化测度指标体系的研究较少，要么测度不全面，要么指标体系过于庞大，指标无法准确测算，缺乏操作性。

1.2.2定量研究不足。多数文章在研究时定量分析工具使用较少，这种从定性到定性研究，缺乏说服力和科学性。企业信息化研究应该尽量多使用定量研究方法，从具体指标的定量研究到企业信息化定性结论，增强研究的科学性和说服力。当然，指标体系中有一些十分重要但又很难进行定量的指标，如，“信息化效益”指标在企业信息化指标体系中是一个十分重要的指标，对持续建设企业信息化的作用很大，但是，该指标量化的难度较大，这也给我们继续进行研究留下一些课题。

1.1.3研究角度单一。在现有的文献中，对企业信息化测度研究基本上都是从企业信息化静态现状着眼，强调、侧重企业信息化的现有数量、规模，研究角度十分单一，所以无论怎样顾此轻彼、顾彼轻此的指标体系研究都不能改变研究的先天性不足。因此，企业信息化测度研究，应该从信息化发展水平、信息化发展质量、信息化发展能力多个角度着手，进行立体的研究。

1.1.4指标测算缺乏科学性。在现有的成果中，多数学者对信息化指标测算都使用“投人法”或“产出法”。如果测算方法太侧重“投人法”，其结果是投人越多信息化程度越高，这将违背“适度信息化”原则;如果测算方法太侧重“产出法”或“利润法”，因信息化效益具有滞后性，因而测算方法缺乏科学性。

2企业信息化水平测度的新方法

2. 1三维立体测度理论与方法

我国一些企业在早期信息化发展阶段具有一定规模和水平，信息化格局较好，但是缺乏可持续发展的潜力，于是在新的一轮竞争中逐渐落伍，最后与企业期初信息化目标相差甚远;一些企业信息化高标准、高投人，最后企业负债累累、举步为艰。导致这些情况的主要原因是现有的企业信息化测度理论与方法不能对企业信息化建设进行科学的指导，不能确保正确树立“适度信息化”的企业信息化理念，于是我们在充分考虑到企业信息化可持续发展的前提下，企业信息化测度从企业信息化发展水平、发展质量和发展能力3个角度立体测度，以改变现有企业信息化测度理论与方法先天性不足，提出新的企业信息化测度理论与方法:

三维立体测度理论—企业信息化发展水平测度(数量与规模)、企业信息化发展质量测度(效益和稳定性)、企业信息化发展能力测度(可持续能力)。

通过研究确定，企业信息化内容都具有“信息化组织建设”、“信息资源开发和利用水平”、“信息化基础设施”和“应用信息系统”四大属性要素，因此，建立以这4个要素为二级指标的企业信息化发展指数与质量指数，建立以“信息化系统”和“信息化环境”为二级指标的企业信息化能力指数，并在此基础上构建企业信息化综合指数。

发展水平:主要指企业信息化发展状况即信息化要素的数量和规模，建立企业信息化发展指数(EIDI)。

发展质量:主要测重信息化系统结构和经济效益，建立企业信息化质量指数(EIQI)。

发展能力:是指信息化系统中的可持续建设能力，建立企业信息化能力指数(EICI )。

企业信息化测度方法:以投人法为主，兼顾信息化效益和发展潜力。

2. 2企业信息化测度的综合指数模型

建立企业信息化综合指数(EISI):

α，β，γ分别为企业信息发展指数、质量指数和能力指数指标权重。

其中:

EiDi为企业信息化发展指数，反映信息化发展现状水平。

Di为企业信息化发展指数二级指标权重;dy为三级指标权重;f( Aij)为企业信息化发展指数具体指标。

EiQi为企业信息化质量指数，反映信息化的效益体现程度，包括稳定性和持续性。

Qi为企业信息化质量指数二级指标权重;qij;为三级指标权重;f(Bij)为企业信息化质量指数具体指标。

EiCi为企业信息化能力指数，反映企业信息化可持续发展的潜力。

Ci为企业信息化能力指数二级指标权重;cij为三级指标权重;f( Cij)为企业信息化能力指数具体指标。

2. 3指标的处理

由于企业信息化评估涉及许多指标，而且各企业间指标数值有高有低，情况十分复杂。所以在进行企业信息化综合指数测算之前，必须把各指标的情况综合起来形成单一指数，以符合多目标综合评价的要求。但是各指标又不能进行简单的相加和罗列，因为，首先各指标的性质和计量单位不一样，有些是总量指标、绝对指标，有些是相对指标，还有人均指标，这些不同性质和计量单位的指标无法简单相加;其次，各指标在指标体系中所处重要程度不同，简单相加不能体现出各指标的重要程度。因此，用层次分析法(AHP法)确定各级指标权重;运用模糊隶属度函数的方法对各个指标进行无量纲化处理。

水利信息化论文篇(5)

关键词 水资源系统工程；复杂系统；不确定性；信息论；熵；水信息学

中图分类号 TV213.4；O236

文献标识码 A

文章编号 1002-2104(2007)02-0079-05[FK)][FK)]

信息论一般指的是Shannon信息论，主要研究消息的信息量、消息的传输以及编码问题。1948年C.E.Shannon为解决通信工程中不确定性信息的编码和传输问题创立信息论，提出信息的统计定义和信息熵、互信息概念，解决了信息的不确定性度量问题，并在此基础上对信息论的一系列理论和方法进行了严格的推导和证明，使以信息论为基础的通信工程获得了巨大的发展。此后，以不确定性信息为研究对象的信息论理论和方法在众多领域得到了广泛应用，并取得许多重要的研究成果。例如，由于水资源系统在其发生、发展、演变过程中受到自然因素、生态环境因素和社会经济因素等众多因素的综合作用，使得系统中存在着随机性信息、模糊性信息、灰色性信息、混沌性信息、错误信息和主观信息等大量的不确定信息。这些信息和通信信息具有相同的不确定性特征，因而可以用信息论方法来处理。近20多年来，国内外许多学者在应用信息论概念和方法解决水资源系统问题中作了大量工作，并取得了丰硕的研究成果。本文旨在论述近年来信息论方法在水资源系统工程应用中取得的研究成果，指出应用中存在的难点和问题，并展望了信息论方法在水科学中的应用前景。

1 信息论的基本方法

1.1 Shannon熵和最大熵原理

熵最早是由R.Clausius于1865年引入热力学中的一个物理概念，通常称之为热力学熵。后来L.Boltzmann赋予熵统计意义上的解释，称之为统计热力学熵。Shannon创立信息论后，熵的概念有了新的解释，现在一般称之为信息熵或Shannon熵。Shannon将随机变量X的熵定义为：

1957年E.T.Jaynes在Shannon熵的基础上提出求解非适定问题的最大熵原理，认为：在只掌握部分信息的情况下要对分布做出推断时，应该取符合约束条件且熵值取最大的概率分布，熵值最大意味着认为添加的约束和假设最少，这时求出的分布是最自然、偏差最小。例如利用POME估计X的分布时有：

1.2 互信息和互信息方法

互信息是Shannon引入的第二个概念，对于两个随机变量X和Y，当Y未知时X的不确定度为H(X)，已知Y时X的不确定度为H(X|Y)，Shannon将随机变量X和Y之间的互信息定义为H(X)-H(X|Y)，用I(X；Y)表示，即

1.3 鉴别信息和最小鉴别信息原理

鉴别信息(又称为交叉熵、相对熵、方向散度等)最早由S.K.Kullback于1959年提出，它是两种概率分布之间差异性的量度。20世纪70年代末在J.E.Shore和R.W.Johnson的推动下，鉴别信息得到了很大的应用，并成为现代信息论中重要且不可割的一部分。Kullback将鉴别信息定义为：

这就是Kullback提出的最小鉴别信息原理。该原理说明在满足式(3)和式(4)的q(x)中，使式(7)最小的q(x)意味着由p(x)改变为q(x)所需要的信息量最小。显然最小鉴别信息原理是最大熵原理的推广。利用这两个原理处理水科学的非适定问题、非线性非正态不确定性问题，除了利用约束条件和先验概率分布所提供的信息外，没有增加其它我们实际上没有获得的信息，因此所得到的结果将是客观和合理的。

Shannon熵、互信息、鉴别信息都具有类似的函数性质。在这些性质中，凸函数性质使得三者都特别适合作为优化问题中的目标函数，这同时也为信息论概念和方法在除通信领域以外的其它领域内的应用提供了理论基础，拓宽了信息论的应用范围。

2 信息论方法在水资源系统工程中的应用

2.1 在水资源系统建模中的应用

水资源系统建模主要解决实际水系统与模型之间的关系问题。由于水资源系统中大量不确定性信息的存在，实际问题的约束条件常常不足以导出各变量之间的数学关系，用信息论的概念和方法正好能适合这种场合。用基于信息理论的新方法建立模型既为水资源系统建模提供了一种新思路，也在一定程度上弥补了传统确定性建模方法的不足。

水资源系统工程中应用信息论方法建模最早的便是水文随机现象概率分布模型。1972年，J.O.Sonuga 首次在水文频率分析中应用POME方法建模，利用均值和标准差作为先验信息推导了基于有限数据的小偏差正态分布模型，并于1976年定义了针对降雨―径流过程的条件熵，推导出径流对降雨的条件分布。1991年，N.C.Lind和H.P.Hong应用最小交互熵原理在已知部分约束条件的情况下，利用推导出的概念分布建立了极端水文条件下海水水位分析模型。同年，P.W.Jowitt将熵与流域动力学机制联系在一起，利用产流机制和流域平衡方程建立了以概率分布表示的流域模型，并用POME推导了不同流域内贮水量的概率分布。2000年，张继国和刘新仁在研究了信息的有向传输问题的基础上建立了信息传输函数模型，使降雨的空间分布不均匀性得到了进一步刻划。陆菊春、郑君君等建立了基于灰关联理论的供需协调分析模型，为区域水资源供需协调分析提供了新的方法。2002年，丁晶、王文圣等利用互信息方法，提出广义相关系数Rg，并用三种不同的Rg计算方法研究了金沙江屏山站日径流量序列的相关性。畅建霞和黄强等把熵和灰关联度结合起来，应用耗散结构理论和灰色系统理论，以水资源量作为序参量，建立了基于灰关联熵的水资源系统演化方向的判别模型，并将该模型应用于黄河流域水资源系统的演化评价，为实施临界调控提供了依据。

2.2 在水资源系统优化中的应用

水资源系统优化即通过各种优化方法在有限的水资源条件下，通过系统内部各变量之间、各变量与子系统之间、各子系统之间、系统与环境之间的组合与协调，最大限度地满足生产、生活、生态等各用水部门间的可持续利用要求，使水资源系统具有最佳的政治社会经济效益和生态环境效益。

1989年，T.Husain 在水文站网网络的研究中，应用熵的概念估计了区域水文不确定性和流域信息，对水文测站数量和空间位置进行了优化设计。1990年K.Awumah、I.Goulter等提出配水管网可靠度和冗余度的熵度量，研究了熵概念在水分配系统优化问题中的应用，稍后他们基于Shannon概念又提出了一种度量配水管网规划中的固有冗余度问题，使得水分配系统的优化更加深入。1997年，徐祖信、刘遂庆等采用与可靠度对比的方法，讨论了由Awumah等提出的熵概念在水分配系统优化设计中的应用，提出了一个改进的熵计算公式并将其用于水分配系统的优化设计中，从而大大减少了大型水分配系统优化设计的时间。2000年，汤瑞凉、郭存芝等针对灌溉水资源的优化调配问题，应用熵权系数法的基本原理，综合考虑农业可持续发展的经济效益、社会需要和生态效益要求，提出了对方案进行多准则综合评价的熵权系数优化模型，以确定农业最优种植模式及相应的灌溉水量。2001年，陈植华介绍了基于信息熵原理研究观测网优化设计的方法，包括基本概念、原理和解决观测孔层次分类、信息冗余以及空间优化布局的技术思想，并认为，信息熵方法是一种能够评价地下水观测网信息收集能力和优化观测网布局的很具发展潜力的技术方法。2004年，陈军飞研究了调水工程线路方案的优选问题，并将层次分析法和信息熵法结合起来建立了调水工程线路方案优选的灰色系统模型，为解决区域水资源分布不均衡性找到了一条新的途径。

2.3 在水资源系统模拟中的应用

水资源系统模拟就是在计算机上用建立的各种模型来模仿和仿效所研究的实际系统，并利用模型的数值求解来检验模型的有效性、推断系统的行为特征和结构特征，或用于解决系统预测和决策等问题。由于水资源系统的高度复杂性和各种数据信息的不确定性，许多问题很难用解析方法准确求解，这时系统模拟方法显得尤为重要。

1988年C-L.Chiu应用POME推导了明渠断面上二维流速分布方程，该方程能描述纵向最大流速发生在水面或水下时的垂向和横向流速变化情况。1996年，A.D.Woodbury和T.J.Ulrych对一维恒定速度弥漫系统，由已知污染物的排放形成的羽状形态利用最小相对熵方法进行了模拟，重演了其演变过程。2002年邓家泉建立了满足熵原理的二维明渠非恒定水流的BGK数值模型，并能准确模拟存在不连续运动的明渠水流运动。2004年畅建霞、黄强等将模拟方法与协同学理论相结合，建立了有序度和有序熵，并通过这两个参数对黄河流域水库群的调控进行了研究。同年魏林宏、郝振纯等引用信息熵对不同分辩率DEM的信息量进行分析并对影响水文模拟的两个重要参数―径流路径和汇流平均坡度对DEM的敏感性进行了评价，在同一组模型参数下对DEM分辩率变化对径流模拟的影响进行了分析研究。

2.4 在水资源系统预测中的应用

水资源系统预测主要指的是在充分掌握各种实际数据和历史资料信息的基础上，运用一定的科学原理和方法，对系统在未来一定时期内的可能变化进行推测、估计、分析和评价，以减少对系统未来状况认识的不确定性。1967年J.P.Burg首次提出将信息论中的最大熵原理与传统谱估计法相结合的最大熵谱分析方法(Maximum Entropy Spectral Analysis，MESA)。1983年，R F.Elibert和R A.Christensen将MESA应用于美国加州中部的年水量序列分析，对干旱进行了长期预测。1989年N.R.Dalezios和P.A.Tyraskis将Burg方法进行了推广，建立了相应的线性预测模型，用以分析和预测区域降水时间序列。1993年P.F.Krstanovic和V.P.Singh 在研究了多元随机洪水预报，前向、后向以及插补预报模型的基础上，运用MESA建立了实时洪水预报模型，该模型具有很大的推广性。1994年，A.Kusmulyono和I.Goulter基于POME提出一种对不连续监测站点进行水质预测的新方法，可以根据下游测站水质测量值的变化对上游水质进行无偏估计，验证试验表明该法预测的适用性，而且可以识别造成下游水质发生观测变化的污染源排放点。他们于1995年又研究了在不连续的站点预报水质等级时应用POME的计算效应问题。1996年李星敏利用陕西省汛期7个代表站的近40年降水量资料，采用移动样本序列的极大熵谱法研究了它们的周期性，结果表明当地汛期降水存在明显的准周期，并具有良好的稳定性和持续性。1998年张素欣、王吉易等利用最大熵谱方法对河北省及邻区几个井孔的地下水动态多年观测资料进行了熵谱分析，加深了对地下水动态变化周期的认识。同年，王蕾、巴特尔等应用功谱密度函数最大熵法，利用兰州1944-1997年的月平均降水资料建立了线性平稳序列的降水预测模型，对1986-1997年11年的月降水预测试验表明该模型具有一定的预报能力，并认为模型阶数取15阶预报效果较好。2001年，顾骏强、徐集云等利用MESA和EOF(Empirical orthogonal function)方法对浙江夏季降水变化过程、变化特征、准周期振荡、突变等进行了分析，在研究了夏季旱涝与北太平洋海温异常变化的关系后，认为可以通过海温的异常变化来预测旱涝发生的时段。2002年刘学锋、赵黎明等通过最大熵谱方法对京津冀区春夏季降水的气候变化进行了研究，得出了各降水型的主要变化特征及主要周期。同年，王栋和朱元生利用建立在最大熵原理基础上的谱分析方法对黄河花园口秦厂测站年径流系列、月径流系列和年最大洪峰流量序列的隐含周期特性进行了分析。2004年，鱼京善、王国强和刘昌明将确定降水周期的最大熵谱分析程序模型集成于GIS二次开发系统中，实现了降水预测分析结果与地理空间数据的结合。

2.5 在水资源系统评价中的应用

水资源系统评价就是对所研究的水资源系统内各评价对象在总体上进行的分类排序，是一个把多指标综合成单指标，再根据该综合评价指标对评价对象进行分类排序的过程。其中评价模型的建立是水资源评价的核心工作。近来以基于信息论的评价方法也有较多的应用。

1973年I.Morocho和B.Espildora首次利用边缘熵和条件熵推导出传递信息判据，可以作为水文系统模型评估的依据。1997年王梅、王恒栋和周之豪结合Delph、层次分析法等，提出基于熵的指标权重确定方法，并据此对水利建设项目进行了灰色系统评价，为水利建设项目综合评价提供了新的途径。1998年张成科在综合考虑水质评价中存在的模糊性与随机性的基础上，根据最大熵原理提出水质模糊评价模型，数值例子表明新模型在水质评价中的有效性和可靠性。同年胡明星、郭玲香等提出了基于误差平方和准则和模糊熵准则下的多准则神经网络湖泊水质营养化评价模型，并将其应用于我国五大湖泊水质营养化的评价，结果表明该模型简便、实用、客观、通用性强。2001年路振广等将信息熵理论与模糊决策联系起来构建了一个系统模糊优选熵权模型，用于节水灌溉工程项目综合评价中，应用效果表明模型适用于任何结构性、半结构性或非结构性多目标多层次大型复杂系统的综合评价，具有广泛的应用前景。他们在2002年又应用构建的评价模型对低压管道输水改进的畦灌、微喷带灌、移动式喷灌、半固定式喷灌和固定式喷灌5种节水灌溉工程技术形式进行了综合评价。2002年，林运东、门宝辉等根据水质营养类型各评价指标特征值之间的变异程度，利用熵权系数确定各评价指标的权重，并将该方法应用于浑江水库的营养类型评价中，取得了与模糊综合评价法相同的结果。赵庆良等应用POME建立水质模糊综合评价模型，并对开封市惠济河水质进行了综合评价。王栋等基于POME在综合考虑水环境评价的随机性和模糊性的基础上建立了两个水环境相对隶属度模糊优化评价模型，实例结果显示两模型评价结果相一致，且具有较小的Shannon熵(评价模型不确定性小)。他们在2004年又将集对分析和模糊集合论引入水环境评价中，并定义了广义联系熵和广义相对隶属度，分别建立了水质营养评价的一级模型和二级模型，对我国12个有代表性的湖泊营养化程度评价的应用实例显示所建模型的有效性和简便性。2002年陈植华提出基于信息熵理论的地下水观测管网分类方法，认为地下水观测网就是一种信号通讯网，水位信号具有可传递性、差异性以及衰减性的特征，可以运用互信息概念定量刻画观测孔之间的信息联系，以这种信息联系程度作为观测孔层次分类的主要依据，并用河北平原地下水观测管网分类实例，验证了信息熵方法解决此类问题的有效性。2003年韩宇平等采用熵值法给水安全评价各评价指标赋权，并利用多层次多目标决策和模糊优选理论建立了区域水安全评价的模糊优选模型，对我国部分省级行政区的水安全状况进行了评价，取得了与各地区的水资源实际状况相吻合的评价结果。2004年姜志群、朱元生认为基于POME的水资源模糊综合评价模型能充分利用系统信息，考虑评价标准和评价指标的模糊性和不确定性以及观测资料的不确定性，有效减少模糊评价中的主观性，模型在淮河流域水资源可持续性评价的应用实例显示其评价结果与实际情景相符合。孙才志等在灰色系统理论基础上应用POME提出了水资源承载力评价模型，并对黄河流域山西段的水资源承载力进行了评价。

2.6 在水资源系统决策中的应用

水资源系统决策分析是在多变的环境条件下进行正确决策而提供的一套推理方法、逻辑步骤和具体技术，以及利用这套方法、技术在实际水资源系统问题中选择满意的行动方案的过程。由于决策分析问题的求解受到决策者对决策问题的把握，具体决策问题自然状态的不确定性，决策问题属性及目标的多样化等诸多因素的影响，实际系统的决策问题通常十分复杂。1994年王建群以水资源系统为背景，探讨了不确定性、风险、可靠性、不确定型决策、风险决策及完全不确定型决策等基本概念，认为水资源系统的决策伴随着大量的不确定性因素，传统的基于数学期望的处理方法存在许多缺陷，探索新的针对不确定性的决策分析方法是今后水资源系统决策的趋势。邱菀华等将信息论方法成功应用于系统决策分析中。基于信息论概念和方法的系统决策分析方法在水资源系统决策分析问题中也取得了较好的应用成果。

1998年，陆菊春根据熵的概念和性质，采用熵权系数法进行了中小型水电工程的决策评价，建立了基于熵的多目标决策评价模型，为多目标决策提供依据。2000年王丽萍、薛年华和纪昌明从系统运行的全局出发，研究了三峡电站在汛期调峰运行的可能性及经济性，鉴于三峡工程规模大、影响范围广、涉及的不确定(风险)因素多，他们依据信息熵原理建立了基于POME的经济风险分析模型，用于指导工程项目的施工管理。同年任鲁川采用信息熵的理论与方法，提出了区域灾害熵、灾害加权熵概念和相应的计算公式，用以衡量区域灾害风险的整体水平。2002年，李继清、张玉山等针对水电站经济效益风险，采用“分解”分析方法辨识出影响水电站经济效益的风险因素，并简要分析了各因素的作用机理，在此基础上建立了基于POME的风险分析模型，为风险分析与决策提供依据。他们在2003年采用层次分析方法，将水利工程经济效益系统分为防洪、发电、灌溉效益子系统，辨识出风险因子，建立了基于POME的经济效益风险分析模型，并给出求解方法。2002年王栋等将熵理论引入到风险分析中，认为熵是衡量系统不确定性程度的一个量度，同时又间接反映了时空量测数据的信息特征，在水系统中将熵理论与风险分析结合起来是有意义的。

3 结 论

以不确定性信息为主要研究对象的信息论方法已在水资源系统工程中取得了许多成功的应用，显示出信息论方法很强的适用性，它已经成为解决水科学问题的一类新的有效工具。但是在应用中由于受到信息论发展水平、实际水问题的复杂性以及人们认识水平的局限性等多方面的影响，信息论方法在水资源系统工程领域中更深入、更广泛的应用尚需广大水科学界的继续努力探索。尤其是被爱因斯坦称为整个科学首要法则的信息论中的熵理论与熵方法，在水科学中的应用研究至今仍处于开创阶段。当前迫切需要深入研究的主要内容有：

(1)信息论中熵学理论与水科学物理基础的结合研究。熵是一个内涵与外延都极其丰富的概念，然而熵学理论本身至今仍不够完善、其理论体系没有建立。今后的研究应进一步加强熵学理论建设，进一步揭示各种水现象的复杂性与热力学熵、统计力学熵、信息熵和其它熵的对应关系，进一步探讨各种水文变量过程、水文变量分布和水文变量约束条件与最大熵原理、最小鉴别信息原理的内在联系，以进一步加强水科学的物理基础，推动水科学不确定性研究的深入发展。

(2)信息论方法与模糊集理论、灰色系统理论、随机水文学理论、遗传算法、神经网络等现代智能水科学方法的结合研究。只有通过这些方法的综合集成研究，才能更深入、更直接、也更简便地处理各种复杂的大规模实际水问题。

(3)基于信息科学、计算机科学与水科学交叉的水信息学的理论与应用相结合的研究。目前对水信息学的理解仅限于水环境科学与信息技术的交叉，是采用遥感、遥测、数据库技术、软件技术、数值分析技术以及各种控制与决策技术等新近发展的方法技术，分析解决水环境科学问题的一门学科。这显然很不全面。水信息学的主要任务之一就是处理水现象和水过程中的各种不确定性，因此信息论方法理应成为水信息学的主要研究方法，而目前这方面的研究既少、又碎。面对数字地球与信息世界背景下的各种水问题，开展水信息学的理论与应用研究，对水科学界而言，既是重要机遇，又是严峻挑战。

(限于篇幅，省略参考文献)

Applications of Information Theory Methods to Water Resources Systems Engineering

ZHANG Ming JIN Ju-liang ZHANG Li-bing

(College of Civil Engineering，Hefei University of Technology，Hefei Anhui230009，China)

Abstract As a new engineering technology of crossover and integration between of water resources science and systems science，water resources systems engineering is of great importance in sustainable development strategy research of regional population，resources，environment，economy and society.The important problem is how to find effectively uncertainty information of practical complex systems of water resources.For this reason，after a brief introduction of the basic concepts and the primary methods of information theory，the applications of the information theory methodsin the water resources systems engineering were divided according to the theory frame of water resources systems engineering.The paper analyzed the applications in the recent years in the process of modeling，optimization，simulation，prediction，evaluation and decision-making of water resource system separately.A discussion was carried on aiming at the problems and settlement methods existing in the applications of information theory methods in water resources systems engineering.The application prospect was presented and the necessity of developing hydro-informatics disciplines were pointed out.The above information theory methods possess of reference and application value in many applied systems engineering sciences such as resources systems engineering，environment systems engineering，and management systems engineering，etc.

水利信息化论文篇(6)

【关键词】信息化、水资源管理、数据监控

我国是一个干旱、缺水严重的国家。水资源总量居世界第6位，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。随着经济社会的快速发展，水资源“瓶颈”问题日益突出，社会经济的发展对水资源管理提出了新的要求。

1.水资源管理信息化现状

近年来，党中央、国务院提出了“以信息化带动工业化、以工业化促进信息化、走新型工业化道路”的发展战略。加快水资源管理信息化建设，加强水资源基础数据的监测、收集、整合与统一管理，全面掌握水资源开发利用现状、潜力及分布规律，为宏观经济决策和区域经济发展布局提供科学、客观的依据，对促进区域经济发展和缓解资源环境压力具有十分重要的意义。

近年来，江苏省利用公共通信网建成了覆盖全省13个市水利（务）局的骨干网，各市地区网也已全部覆盖所属县（市），实现了省、市、县（市）三级计算机联网，为江苏省水资源信息化工作构建了统一的信息传输平台。通过运用信息自动采集、遥感，地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPRS）等技术，建设了防汛决策支持系统、区域水资源配置监控调度系统、水文水情数据库系统等，实现了对全省256个水情遥测站、344个向省以上报汛站、省管18座泵站、7座水闸以及苏北大运河沿线82处水位、取水口门、水电站的水情、工情自动采集站和4个市届交水断面的远程监测、近地监控。

3.利用信息化手段强化水资源管理

随着水利信息化的快速发展，水资源管理工作要始终坚持以科学发展观为指导，着力提高水资源利用效率和水环境保护水平，采用数据库（DB）、地理信息系统（GIS）、计算机网络、智能计量、无线移动通讯等成熟技术，实现取水量、地下水位、重点水功能区、饮用水源地水质、重要河流断面流量等的实时监测和区域范围内水资源管理信息的互联互通和资源共享，并为进一步促进区域水资源费征收、水功能区、地下水等水资源管理工作提供更加有力的手段。

通过建设信息采集与传输系统、通讯与网络系统、水资源管理数据库及管理平台，开发水资源管理应用系统、水资源管理辅助决策支持系统、构建应用支撑平台、公共信息平台、标准体系与安全体系平台等，实现以下功能：

（1）构筑基于计算机网络的水资源数据库管理系统，实现区域水资源数据共享；

（2）利用GPRS无线网络、水利专线网络实现实时数据、基础数据及其他相关数据的采集、交换、维护更新等；

（3）通过水资源管理信息系统向水行政主管部门、相关职能部门提供数据处理、查询、业务管理和辅助决策支持功能；

（4）为取用水户、供水部门提供查询、登记、申请等政务服务功能；

（5）向社会公众提供水资源状况及评价、水资源费征收标准、居民用水水价标准、节水制度、排污管理办法等相关信息。

水资源管理信息系统总体结构见图1.1，包括采集传输层、存储层、平台层（应用服务支撑）、应用层、服务层等。其中取水、水源地、地下水位、行政边界断面水质等遥测数据采集由信息传输系统完成，无线网络及网络接口有网络提供商建设，数据库系统平台、业务应用系统、决策支持系统由软件开发商建设。

水资源管理信息系统数据传输体系，包括数据体、传输链路和传输节点三大部分，其中数据体包括在线监测数据、基础数据、业务数据、空间数据及多媒体数据等内容；传输链路有无线传输，水利（水资源）专网传输、移动专网传输等；传输节点包括信息采集点、集中转发点、监测中心、监测分中心、相关单位、终端用户。

利用遥测系统采集实时数据，未纳入遥测系统范围的信息数据，采用人工录入的方式，所有数据存储在中心及各分心服务器上，进行数据整理、并按照统一标准提交，统一加入水资源管理信息系统数据库。可以通过无线网络（GPRS网络）发送召测指令到各个遥测站点，对站点数据进行实时召测数据，通过实时监测站点进行跟踪维护。系统所有信息，除对社会公众的服务信息外，其他各类信息均在水利（水资源）专网传输。重点针对取水、供水、用水、排水等水资源开发利用的主要环节、重点水功能区、饮用水源地等，通过统一信息采集技术，实现对水量、水位、水质等进行实时监测、提高水资源信息采集的时效性和精确性。

4.结论

在充分利用水利信息化建设的基础上，建设以水资源管理业务为重点，以水源、取水、输水、供水、用水及排水等水资源开发利用主要环节以及行政边界控制断面、地下水超采区监测为基础，以水利信息专线网络为依托，以水资源业务应用系统为核心，形成支撑水资源管理工作业务的平台和决策支持环境，实现水资源信息的快速传递、全面共享和综合管理，达到水资源管理精确化、实时化和深度管理的目标。

参考文献：

[1].程晓冰；石玉波；推进水资源信息化建设，提升水资源管理水平[A]；第三届环境与发展中国论坛论文集[C]；2007年

[2].王春；GIS在都江堰灌区水资源管理信息系统中的应用研究[D]；四川大学；2005年

水利信息化论文篇(7)

关键词：水利信息化，遥感技术，全球定位系统，地理信息系统

 

0 背景

3S技术是遥感技术(Remote sensing，简称RS)、地理信息系统(Geographic InformationSystem，简称GIS)和全球定位系统(Global PositioningSystem，简称GPS)的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术，是现代社会持续发展、资源合理规划利用、城乡规划与管理、自然灾害动态监测与防治等的重要技术手段，是地学研究走向定量化的科学方法之一，也是水利信息数字化的关键技术之一。

水利建设及管理是一个信息密集型行业，一方面，水利部门要向社会提供大量的水利信息，如汛情旱情信息、水质和水量信息、水资源信息和水利工程信息等；另一方面，水利部门也离不开相关行业的信息支持，如气象信息、地理环境信息、社会经济信息等。当今世界信息技术的飞速发展对水利信息的采集、传输、处理、共享方式等都提出了更高的要求，传统的信息采集技术在时间、空间、采集频度和精度方面与水利建设各项工作的整体需求已不相适应，质和量两方面也都难以满足水利信息化的要求，因此，水利建设及管理噩需借助3S技术提升水利建设及管理的效率及效益。

1 GPS技术及其应用

1.1 GPS简介

GPS（Global Positioning System，全球定位系统）是美国从20 世纪70 年代开始研制，历时20年，耗资200 亿美元于1994年全面建成的具有海、陆、空全方位实施三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。目前，由于GPS 定位技术的不断改进和软、硬件的不断完善，传统上以测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术正逐步被一次性确定三维坐标的高效率、高精度、低费用、易操作的GPS 技术所代替。同时随着GPS 接收机的改进，广域差分技术、载波相位差分技术的发展和美国SA(Selective Availability)技术的解除，GPS技术在水利工程建设、导航、运载工具实时监控、城市规划、工程测量等领域都有了更为广泛的应用。目前水利、铁路、公路、桥梁及隧道等大型工程控制网的实施均采用了GPS 技术，时至今日，GPS定位技术已经基本上淘汰了用常规测角、测距手段建立大地控制网的方法，其良好的精度、可观的经济效益已为水利建设领域所公认。

1.2 GPS的应用

GPS技术在水利建设中的应用范围很广，如GPS可应用于航测外业控制测量、航摄飞行导航、机载GPS航测等航测成图的各个阶段，同时通过加密测试控制点，可应用GPS实时动态定位技术(简称RTK)测绘各种比例尺地形图并用于水利工程的施工放样。而与GPS导航和RTK技术相比，水利工程建设中应用最多的是GPS静态定位技术，GPS静态定位技术广泛应用在精密水利工程测控网布设、城市、矿区和油田地面沉降监测、水库大坝变形监测、同层建筑变形监测、隧道贯通测量等方面，可实现各种水利工程设施的实时监测和控制。随着我国A、B 级GPS 控制网的建立，水利部门基于这些GPS控制网提供的高精度平面和高程三维基准进行水利工程建设，将大大提高水利水电工程设计和施工质量。

2 GIS技术及其应用

2.1 GIS简介

GIS(GeographicalInformation System，地理信息系统)是集计算机科学、空间科学、信息科学、测绘遥感科学、环境科学和管理科学等学科为一体的新兴边缘学科。从20 世纪60 年代至今只有短短的四十多年的时间，但已经成为多学科集成并应用于各领域的基础平台，成为地学空间信息分析的基本手段与工具。GIS其技术优势不光在于它的集地理数据采集、存储、管理、分析、三维可视化显示与成果输出于一体的数据流程，还在于它的空间分析、预测预报和辅助决策功能。目前，GIS不仅发展成为一门较为成熟的技术科学，而且已经成为一门新兴的产业，在测绘、地质矿产、农林水利、气象海洋、环境监测、城市规划、土地管理、区域开发与国防建设等领域发挥越来越重要的作用，基于GIS、数据库、内外一体化测图、扫描矢量化及全数字摄影测量等技术为专业信息系统提供及时、准确、标准化、数字化的基础空间信息以建立各类专业信息系统，从而实现管理的科学化、标准化、信息化。论文格式。

2.2 GIS的应用

GIS是水利信息存储、管理、分析的有力工具，由于水利信息量大繁杂，既有实时数据又有历史数据同时还包含环境数据、经济数据、矢量数据、栅格数据等等。存储、管理这么庞杂的数据唯有地理信息系统能够胜任，同时借助GIS还可进行水利信息的可视化查询与网上。如在防洪救灾的过程中，可利用GIS进行防洪评估、洪涝灾害风险分析及城市防洪管理等等。而在水资源的管理方面，可利用GIS进行水资源信息的空间与属性双向查询、历史数据管理和实时数据的动态加载、水资源信息的时空统计、多种方式的可视化表达及各类信息的空间分布和动态变化过程模拟、区域水资源的空间分析、主要用水户的分布、区域水资源管理模式区划等等，所有这些应用都为合理利用及管理水资源提供了方便的途径。当然，GIS在水利建设的其他方面也有着广泛的作用，如GIS在水环境及水土保持方面的应用及水利工程建设及管理方面的应用等等。

3 RS技术及其应用

3.1 RS简介

RS(RemoteSensing，遥感)技术由于其具有大面积的同步观测、时效性、数据的综合性和可比性及经济性等优势，因而得到了快速的普及及应用，多光谱航空摄影和高分辨率的遥感卫星将成为对地观测获取基础地理信息的重要手段。目前，各种中小比例尺地形图都可以利用遥感影像来获取，为应用于工程测量领域的城市基本地形图、地籍图以及各种大、中、小比例地形图的快速更新提供了十分便利的方法和手段。一些大中城市已经利用航空遥感进行城市的综合调查，并编制地质、水文、植被、交通、污染、土地利用等专题地图，获取了大量社会与自然环境资料，为城市规划建设及国土资源开发利用提供了宝贵的信息资料。随着遥感数据源向着高光谱分辨率和更高空间分辨率发展，加之遥感相关处理技术的日益成熟，结合GIS 和GPS，必将使RS 技术在工程等领域应用进一步普及和深化。

3.2 RS的应用

随着高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨率卫星数据的日益丰富及普及，RS对水利建设及管理的影响和作用越来越大，目前RS在水利建设及管理方面的应用主要分为以下几个方面：洪涝灾害遥感监测、水资源监测、水环境监测、旱情监测、水土流失调查、河口、河道、湖泊和水库泥沙淤积调查。

3.2.1洪涝灾害遥感监测

遥感技术能够实时地对大江、大河和湖水水位进行监测，可实时监测洪水灾害面积。RS和GIS集成能及早预报洪水淹没范围和干旱灾情范围，为防灾、抗灾提供准确信息。目前，我国各地、各部门已建成洪涝灾情预报系统（如黄河下游洪水预警信息系统），它们将在防灾、抗灾、救灾中发挥重大作用。

3.2.2水资源监测

水资源遥感监测方面，在地表水体提取上，20世纪80年代用近红外遥感图像比较多，而在近10年来则更多地利用SAR图像，提取河流、水库、湖泊等地表水体。遥感结合地理信息系统技术还可以寻找地下水，通过遥感图像可查明与地貌、岩溶地貌、第四纪地质和新构造有密切联系的水文地质条件，结合物探结果，可较准确地评价地下水资源。重视遥感资料的地质和水文地质分析是我国用遥感调查裂隙水准确率较高的原因。此外，主动微波遥感对地面有一定的穿透能力，可以发现地下古河网的踪迹，寻找地下潜水层。另外，遥感对雪盖范围、雪的状态以及雪盖融雪程度的监测十分有效。近年来，用SAR对雪盖厚度的测定有了新进展，从而对雪盖水当量的估算更加精确。论文格式。对1998年长江大洪水的成功预测与1997年冬和1998年春用遥感手段对青藏高原积雪的监测有密不可分的关系。融雪是我国西部地区水资源的重要组成部分，目前遥感是冰川、融雪水资源调查最为有效的手段。

3.2.3 水环境监测

利用航空红外扫描图像可以确定热电厂排水口外的水体升温及其空间分布，利用SAR图像或红外扫描仪确定海面油污染的范围和油膜的厚度，利用TM图像确定水生物（藻类）、赤潮的范围等等，都是在水环境监测领域应用遥感技术的例子。在水质遥感监测方面，近几年来，对构成水的质量的一些要素进行定量监测的研究有了一定的进步，这些要素包括浑浊度、总悬移质泥沙含量、PH值、总含氮量等等。

3.2.4河口、河道、湖泊和水库泥沙淤积调查

遥感技术的优势之一是能够监测动态变化。几十年前的遥感影像可以真实、具体、形象地反映当时的下垫面情况。因此在河道、河口等的动态监测中遥感是首选工具，河道与河口的泥沙淤积以及引起的相应河势变化对防洪、航运等都至关重要。遥感在悬移质泥沙分布和河势监测中的应用也有技术优势。我国利用卫星遥感信息监测河道变化、预测河道发展趋势，并应用到水利规划、航道开发以及防灾减灾等方面，产生了十分可观的经济效益和显著的社会效益。尤其是近年来，开展了大量的河口、河道、湖泊和水库泥沙淤积遥感调查工作。

3.2.5 水土流失调查

近年来，随着现代遥感技术的发展及其在水土保持领域的应用，定量或定性与定量结合的侵蚀评价在区域监测中得以实现，而地理信息系统技术又为较大范围的空间分析提供了快速、准确的技术手段，人们可以利用矢量和栅格两种类型的空间数据分析侵蚀因子的属性、数量值及其空间分布，进而评价侵蚀的类型、程度以及不同类型、不同程度侵蚀的分布规律。这就在技术、方法乃至理论上深化了区域土壤侵蚀监测的研究。论文格式。

4 结束语

当前在水利应用方面，3S（GPS、GIS、RS）技术的应用在国内外还处于起步阶段，但是已经取得了一定的进展。目前，“3S集成技术”已经在“全国江河洪水调度模拟系统”、“广西防灾减灾预警预报系统”、“广西洪水预警预报系统”、“天津城市防洪信息系统”、“天津引滦入港供水管道系统”及其他应用系统中得到充分应用。不可否认的是，国内GIS技术在水利方面的应用起步相对较早，但大部分只局限于二维的电子地图，并未形成一定发展模式，在实际应用中也只起到防汛分析的功能。国外，在防汛方面作了相当大的工作，并为此开发出相应的GIS 系统以解决科学分析、辅助决策等功能。而GPS、RS在水利中应用则相对较少。

“数字水利”是当今社会发展的必然趋势，而“数字水利”离不开3S技术。随着遥感、卫星及雷达等技术和地理信息系统的应用，可提供了多元化的更丰富和更准确的信息，如防汛抗旱信息。卫星和雷达信息的引进不仅弥补了地面观测信息的不足，而且提高了信息的准确度和可靠性。GIS 的应用，推进了“数字化流域”，从而使流域的规划、开发、管理全面实现信息数字化，而GPS技术在水利的监测应用方面可提供精确、可靠、及时的信息。因此3S技术是“数字水利”的重要技术基础。

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