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1、水水利利现现代代化化武 汉 大 学水 利 水 电 学 院洪 林 教授李 小 平 博士12信息化与水利现代化信息化与水利现代化第五章第五章3水水利利信信息息化化的的概概念念现现状状、存存在在问问题题及及对对策策动动态态及及建建设设展展望望本章主要内容本章主要内容:4教学目的及要求：让学生了解水利信息化水利信息化建设的必要性、水利信建设的必要性、水利信息化建设的形势、息化建设的形势、水利水利信息化技术的应用信息化技术的应用等相等相关信息。关信息。5本章难点：（1）水利信息化水利信息化的概念的概念;（2 2）我国）我国水利信息化建水利信息化建设存在的问题及对策。设存在的问题及对策。6水利信息化建设的
2、水利信息化建设的必要性必要性本章重点：本章重点：7第一节第一节 水利信息化建设的必要性水利信息化建设的必要性凡人类的治水活动，凡人类的治水活动，都离不开都离不开水情、工情和社情水情、工情和社情的综合利用。因此，古今中外的的综合利用。因此，古今中外的水利工作者都十分重视水利工作者都十分重视收集整编和利用收集整编和利用信息信息。水利行业水利行业是一个信息密集型行业是一个信息密集型行业:8我国早在公元前我国早在公元前20世纪就已有洪水记录，世纪就已有洪水记录，公元前公元前16世纪已有了水旱信息的记载世纪已有了水旱信息的记载.而在科学技术迅猛发展的今天，而在科学技术迅猛发展的今天，由计算由计算机技术和
3、通信技术相结合的信息技术机技术和通信技术相结合的信息技术，在水利行业逐步得到推广和应用。在水利行业逐步得到推广和应用。出现了出现了水利信息化推动水利现代化水利信息化推动水利现代化的发展趋势。的发展趋势。9一、水利信息化的内涵及意义10是指充分利用是指充分利用现现代信息技代信息技术术，深入开深入开发发和利用水利信息和利用水利信息资资源。源。包括包括水利信息水利信息的的采集、采集、传输传输、存存储储和和处处理理，全面提升水利行，全面提升水利行业业活活动动的效率和效能。的效率和效能。水利信息化的内涵：11建立和完建立和完善善防灾减防灾减灾网灾网络络对对水旱灾水旱灾害害进进行行预预测测预报预报对对抗旱
4、和抗旱和滞洪方案滞洪方案进进行行风险风险评评估等等估等等.在在这这些国家广泛运用了些国家广泛运用了地理信息系地理信息系统统、全球定位系全球定位系统统和遥感技和遥感技术术(即即3S3S技技术术)这这个个发发展展趋势趋势在一些在一些发发达国家已很明达国家已很明显显：12 可以断言：可以断言：没有没有水利信息化水利信息化就没有就没有水利现代化水利现代化13在新世纪，在新世纪，水利既面临着巨大的水利既面临着巨大的挑战挑战.也面临着难得的也面临着难得的发展发展机遇机遇！14 早在早在全国人大九次会议通过的全国人大九次会议通过的“十五十五”计划纲要计划纲要，就把，就把实现水资源可持续利用提到事实现水资源可
5、持续利用提到事关我国经济社会可持续发展的关我国经济社会可持续发展的战略高度，要求下大力气解决战略高度，要求下大力气解决洪涝灾害、水资源不足和水污洪涝灾害、水资源不足和水污染问题染问题.15由此可见：由此可见：从从传统水利传统水利向向现代水利、现代水利、可持续发展可持续发展水利水利转变。转变。以以水资源的水资源的可持续利用可持续利用支撑国支撑国民经济的可持民经济的可持续发展续发展已成为新世纪治水已成为新世纪治水的战略目标！的战略目标！16只有加快只有加快水利信息化水利信息化的建设步伐，才能实现的建设步伐，才能实现水利现代化的水利现代化的宏伟目标。宏伟目标。水利信息化水利信息化是水利现代化是水利现
6、代化的基础和重要标志。的基础和重要标志。在这个历史性转变过程中在这个历史性转变过程中17二、水利信息化建设的必要性(一)水利信息化是提高抗灾减灾决策水平的需要.信息是防汛抗旱决策的基础，是正确分析和判断形势、科学地制定防汛抗旱调度方案的依据。18水利信息系统的建立，将大大提高雨情、水情、工情、旱情和灾情信息采集的准确性和传输的时效性.对洪涝干旱灾害的发展趋势作出及时、准确的预测和预报。制定防洪抗旱调度方案，为决策部门科学决策提供依据，充分发挥已建工程设施的效能.19(二)水利信息化是提高水利科技含量和管理水平的需要水利作为传统行业，在深化改革中不但面临着体制创新和机制创新的问题，而且还面临着技
7、术创新和管理创新。水利信息系统的建立，将会为技术创新和管理创新创造良好的条件，全面提高水利事业的科技含量和管理水平。20（三）水利信息化是实现水行政主管部门机构改革和职能转变的需要信息资源已经成为与物质资源同等重要的资源。政府充分开发和利用庞大的政府信息资源。是正确、高效行使国家行政职能的重要环节.信息化将使水利部门有可能广泛获取和利用各种信息资源，更好地管理复杂的水行政事物.提高政府部门的决策水平、管理水平和工作效率。同时，信息化也有助于实行政务公开，加强政府工作人员与广大人民群众之间的联系，使社会各界更加有效地监督政府工作。21（四）水利信息化是满足行业之间实现信息资源共享、促进国民经济协
8、调发展的需要水利与工业、农业、林业、交通等相关行业的发展，关系十分密切。实现水利信息化，使水利信息资源与相关行业共享。水利行业也从相关行业获取信息，这对于建立节水型工业、节水型农业和节水型社会，促进生态建设与环境保护，都有重要的意义。22信息化越来越成为国际竟争的焦点。发达国家更是依靠雄厚的经济和科技实力使本国的信息化处在世界前沿在国际竟争上占据有利地位.第二节第二节 水利信息化建设的形势水利信息化建设的形势当今世界，信息技术正以前所未有的速度发展23同时采取了一系列重大措施，以确保该计划的实施。在美国前总统克林顿上台伊始，即制定了“国家信息基础设施(NII)”行动计划(即信息高速公路计划)。
9、24在日本：照仿美国的信息高速公路”，提出了建立自己的“信息高速公路”的设想-投资500亿日元在1993年1996年期问建立了“信息流通新干线网”的超高速信息网络。25 面面对对美美国国信信息息高高速速公公路路的的挑挑战战，于于19931993年年1212月月公公布布了了法法洛洛尔尔白白皮皮书书。建建议议开开发发欧欧洲洲信信息息网网基基础础设设施施项项目目，并并拟拟订订了了欧欧洲洲“信信息息高高速速公公路路”计计划划，投投资资330330亿亿法法郎郎以以加速欧洲各国的信息联网。加速欧洲各国的信息联网。在欧共体：在欧共体：26新加坡新加坡于于1992年就完成了年就完成了“新加新加坡坡2000年信
10、息科技发展总年信息科技发展总蓝图蓝图”的规划。的规划。是最早提出是最早提出“信息信息高速公路高速公路”设想的国家设想的国家.到到20世纪末，新加坡政府世纪末，新加坡政府已在该项目上投资约已在该项目上投资约12.5亿美元亿美元在亚洲：在亚洲：27 根据有关专家的研究分析：根据有关专家的研究分析：技术普及速度技术普及速度-如果以一项专利如果以一项专利如果以一项专利如果以一项专利从发明到其产品使用者从发明到其产品使用者从发明到其产品使用者从发明到其产品使用者达到达到达到达到5000500050005000万人万人万人万人的周期来统计：的周期来统计：的周期来统计：的周期来统计：蒸汽机蒸汽机用了用了用了
11、用了30303030年年年年电力电力用了用了用了用了80808080年年年年个人电脑个人电脑用了用了用了用了16161616年年年年电视机电视机用了用了用了用了13131313年年年年互联网互联网则只用了则只用了则只用了则只用了4 4 4 4年。年。年。年。28信息时代的到来信息时代的到来而且而且改变着改变着我们的日常我们的日常生活生活不但改变了不但改变了社会经济的社会经济的结构和内容结构和内容29例如例如 ,国际电话的通话时间已由国际电话的通话时间已由19901990年的年的33003300万万分钟，达到分钟，达到20002000年的年的11001100亿亿分钟，分钟，20092009年的年
12、的40604060亿亿分钟分钟;浏览互联网的人数，已由浏览互联网的人数，已由19901990年年23002300万万人，增加到人，增加到20012001年初的年初的2500025000万万人人,2011,2011年初年初2020亿亿人。人。从从19931993年一年一20002000年，通过大西洋海底电年，通过大西洋海底电缆的通话能力增加近缆的通话能力增加近1010万倍万倍，而通话成，而通话成本则下降至初期的本则下降至初期的十万分十万分之一。之一。30信息化建设相对滞后信息化建设相对滞后由于我国正处于工业化中期由于我国正处于工业化中期但党中央、国务院非常重视我国信息技术的发展。提出要把发展提出
13、要把发展高新技术产业高新技术产业与改造传统产与改造传统产业有机的接合业有机的接合起来起来.并在经济和社会生活的各领域全面推进信息化。以信息化带动工业化，努力实现我国社会生产力的跨越式发展。在加速高新技术产业化的同时，用以信息技术为代表的高新技术改进传统产业，促进产业结构优化升级。31第三节第三节 水利信息化工作现状、水利信息化工作现状、存在问题及对策存在问题及对策抗旱指挥系统建设防讯指挥系统建设机关办公自动化水土保持生态环境监测系统水质监测评价信息系统等方面已经取得一定成效等方面已经取得一定成效.但是，在肯定成绩的同时，我们更要正视存在的问题但是，在肯定成绩的同时，我们更要正视存在的问题目前,
14、在水利信息化建设中水资源实时监控管理系统32(一)投入严重不足投入严重不足投入严重不足-这是这是水利信息化水利信息化建设长期以来存建设长期以来存在的一个问题在的一个问题.我国水利信息化基础设施还十分薄弱.特别是信息资源的开发严重滞后，水利信息的采集和传输至今也未形成覆盖全国的信息网络。受经济、技术等条件的限制,存在很多问题33 (二二)缺缺乏乏统统一一的的规规划划和和规规范范化化的的建设管理建设管理在水利信息化建设中，在水利信息化建设中，除了防汛方面情况相对较好以外除了防汛方面情况相对较好以外对于全行业来说对于全行业来说 ，缺乏统筹规划。缺乏统筹规划。在建设和管理上在建设和管理上还存在着还存在
15、着条块分割条块分割和低水平重复开发和低水平重复开发等现象。等现象。34信信息息化化有有着着一一个个系系统统性性强强、集集成成度度高高和和技术更新周期短的特点技术更新周期短的特点.在在信信息息化化中中，对对信信息息的的规规范范化化和和标标准准化化有有着着严严格格的的要要求求，否否则则难难以以实实现现网网络络的的互互联互通和信息的大规模集成。联互通和信息的大规模集成。(三三)尚尚未未形形成成全全国国的的水水利利会会商商信信息息平台平台我国目前尚未形成一个集信息源我国目前尚未形成一个集信息源和基础数据库为一体的水利信息公用平台，和基础数据库为一体的水利信息公用平台，无法真正实现全行业资源共享。无法真
16、正实现全行业资源共享。35第四节第四节水利信息化技术的应用水利信息化技术的应用图1 ARCGIS 在水利工程规划与设计中的应用3637图图3水资源系统管理网络体系水资源系统管理网络体系38图图4灌区水管理灌区水管理GIS数据库数据库39利用作物生长信息利用作物生长信息与灌溉调控与灌溉调控的互动效应及精准的互动效应及精准控制灌溉等技术，控制灌溉等技术，使现有的水稻控制使现有的水稻控制灌溉技术指标体系灌溉技术指标体系更为细化和精量化。更为细化和精量化。集成集成GIS、RS、人工智能技术人工智能技术，建立，建立以以知识库、方法库、模型库知识库、方法库、模型库等等为主的农村水利综合为主的农村水利综合管
17、理决策支持系统管理决策支持系统.农农村村水水管管理理40先进的灌区输配水系统41农田作物用水信息系统42水资源实时监控系统43水资源实时监控系统应用情况:这种系统以地理信息系统(GIS)为框架，除了采集水资源信息外，还广泛采集流域或地区内的气象、墒情等自然信息，水利工程等基础设施信息，经济与社会发展的基本信息以及需水部门的需水信息。444546防洪减灾保安体系建设前提-传统“抗御型”防洪思想面临新的挑战过去几十年里我国的防洪建设注重“抗御型”的工程建设，防洪的标准也是基于“抗御型”的指导思想制定的47决策支持上也多按照“防御”的观念进行运行或加以利用。即使已经在一些大流域(如长江流域)利用现代
18、科学技术建立了防洪调度系统，48不可否认，这种传统的“抗御型”的策略及与之相应的防洪管理方式对我国经济顺利发展作出了巨大的贡献。但随着经济社会现代化的发展，“抗御型”防洪思想在如下3个方面面临挑战:49挑战一、水资源短缺要求利用洪水资源，科学的进步也能使其成为可能。挑战二、洪水水位随着防洪工程的建洪水水位随着防洪工程的建设越来越高，用理论频率确定的防洪设越来越高，用理论频率确定的防洪标准日益失去意义。标准日益失去意义。挑战三、挑战三、社会经济现代化对防洪保护社会经济现代化对防洪保护提出了越来越高的要求，以至于在提出了越来越高的要求，以至于在“抗御型抗御型”指导思想下建立防洪保安体指导思想下建立
19、防洪保安体系越来越困难。系越来越困难。50统一规划，统一管理。统一规划，统一管理。根据流域和洪水特点根据流域和洪水特点采取采取”上蓄、中防、下泄上蓄、中防、下泄”形成堤库结合的防洪工程体形成堤库结合的防洪工程体系系防洪建设思路：51水污染防治信息化在水资源污染防治方面发挥越来越重要的作用!52第五节第五节今后的工作展望今后的工作展望一、集中力量，抓住重点，开展科技攻关集中力量在水资源管理自动化与信息化研究领域实施技术创新!53二、积极推广应用高新技术，全面提升水利行业科技含量 我们要充分利用科技发展的最新成果，坚持用高新技术对传统水利行业进行技术改造，特别要注意计算机技术、微电子技术、现代通信
20、技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统及自动化技术、新材料、新工艺在水利行业的推广应用。54三、加快自动化和信息化建设，以信息化带动水利行业的现代化水利信息化建设的根本目的是实现水资源的优化配置和可持续利用。水资源的优化配置不可能通过传统的技术手段来实现。只能也必须采用现代化的手段。通过信息化带动水资源实时监控管理系统建设，实现水资源管理的信息化，再通过计算机技术、人工智能等技术的应用，实现水资源的优化配置，这就是水利现代化的重要标志。55四、加强科技合作与交流国际科技合作与交流是提高创新能力、开拓研究思路、弥补科技经费不足的有效途径。要在“十一五”已经取得良好国际合作的基础上，继续拓宽国
21、际合作渠道、广泛建立国际联系，通过技术考察、技术培训、互派学者和开展国际科技合作项目等多种方式，引进国外先进实用技术和管理经验，加强技术合作。56五、大力加强人才队伍建设现代科技日新月异，要学习最新的科学知识，注重知识更新。尊重知识、尊重科学、勤于学习、善于思考。以规范化为重点建立起水利系统的培训机制、培养水利专门人才，努力造就一支适应新形势的技术干部队伍。57六、加强体制改革，建立水利科技创新体系要坚持实事求是的原则，正确定位，分类指导。要正确处理好改革、发展、稳定的关系。要通过改革促进发展，优化科教资源的配置，实现科研教学单位实力的增强，科技人员及广大职工物质与文化生活水平的提高。通过体制
22、和机制创新，建立起水利科技创新体系。58实例一、深圳市防洪管理支持系统实例一、深圳市防洪管理支持系统59实例二、小浪底水库工程一期实例二、小浪底水库工程一期通信系统通信系统60实例三、流域水资源实时监控实例三、流域水资源实时监控信息服务系统信息服务系统61实例四、城乡防灾减灾信息化实例四、城乡防灾减灾信息化62实例五、区域水资源管理信息化实例五、区域水资源管理信息化63实例六、水实例六、水利工程管理利工程管理信息化信息化64本章总结及下一章内容：第五章第五章 水利信息水利信息化建化建设设第六章第六章数字水利建设数字水利建设65练习思考题练习思考题:(1)简述中国水利现代化内涵、评价方法和评价指
23、标体系;(2)简述国内外水利现代化建设动态及趋势;(3)结合实际对我国水利现代化建设进行展望.66参考文献1JosG.TimmermanandSindreLangas,EnvironmentalInformationinEuropeanTrans-boundaryWaterManagement,IWAPublishing,Alliance,House,20042GlausBtenner,Stuttgart,47thPhotogrammeticWeek,Interactivemodelingtoolsfor3Dbuildingreconstruction，19993常庆瑞等，遥感技术导论，科学出版社，2004年（图书馆工学分馆中文阅览室）；4郭生练主编，水问题研究与进展，湖北科学技术出版社，2003年5李树脂等，高效三维遥感集成技术系统，科学出版社，20006李德仁等，空间信息系统集成，武汉测绘科技大学出版社，20007中国水利现代化研究顾浩中国水利水电出版社2004年12月8 武汉大学图书馆武汉大学图书馆-中国知网中国知网-高级检索高级检索-水利现代化水利现代化+进展（关键词）；进展（关键词）；9 武汉大学教务部武汉大学教务部-武汉大学课程中心武汉大学课程中心-通识选修课通识选修课-数学与自然科学类数学与自然科学类-1400373-水利工程现代化技术水利工程现代化技术http:/