山西省水文信息技术平台建设探讨

1 概述
信息是对人们有用的数据，这些数据将可能影响人们的行为与决策。在信息处理领域中，数据的概念不仅仅是指可比较大小的一些数值，它还包括文字、图形、声音、影像等。信息技术是指有关信息的收集、识别、提取、变换、存储、传递、处理、检索、检测、分析和利用的技术，它主要包括传感技术、通信技术、计算机技术和缩微技术等几方面内容，计算机技术与通信技术是信息技术的核心内容。水文信息包括所有的水文数据，水文数据种类繁多，按类别分有水位、流量、流速、雨量、蒸发、地下水、水质等；按时序分有瞬时、逐时及各时段、日、旬、月、季、年、多年等统计数据；按数据来源分有实测、调查、计算、统计、插补、预测等，数量庞大，仅一个水文站而言，几十年的各种水文资料，数以亿计。另外，水文数据具有连续性、规律性、周期性、相关性和不确定性，所以，水文数据加工、处理工作十分复杂。
水文信息技术平台的建设就是利用计算机技术与通信技术的结合来实现水文信息采集、传输、交换、存储、处理和应用，其实质就是建立一个计算机网络，利用已有的传感器、水文数据库等设备与系统，为各种水文信息的采集和应用建立一套标准化、公用化的基础性系统。水文信息技术平台的建立，使不同的人在同一信息应用层面上有了共同的“语言”，这对于信息资源的共享和应用软件兼容有重要意义。
2 山西省水文信息化的现状
2.1 水文测验信息采集现状
多年来，山西省由于受经济和测站水文特性的限制，水文测报设施和测验手段落后，严重制约着全省水文事业的发展。全省水文测验设施大部分建于六、七十年代，当初建设起点低，陈旧老化，超期运行，大大增加测站职工的劳动强度，人身安全也受到极大的威胁。目前水文要素的采集、处理大部分仍为传统的仪器设备，水位为人工观测，流量测验采用缆道流速仪法，大洪水时采用浮标法测量流速。
在降水量观测方面，最近几年采用JDZ—1型雨量数据采集仪（固态存储）进行观测，该仪器性能稳定可靠，适应性强，能连续长期自记存贮数据，目前在省内已经推广安装了349套，并成功开发了将固态存贮数据传输到计算机上，直接处理成为整编成果的功能，降水资料从观测、采集、整编信息化程度大大提高。
近年来由于资金投资有所增加，部分水文设施得到加强，测洪能力有所提高，一些先进的测报仪器在全省的水文测报工作中得到一定应用，水文测报信息化方面有了一定程度的发展。
2.2 水情信息传输现状
水文信息传输手段落后，直接影响水情传递的时效和质量。50年代至60年代主要的报汛手段是以电报的方式进行，虽然用此方法，为当时的防汛工作起到一定作用，但远远不能满足要求。到70年代至80年代末，主要手段是电话和无线短波电台的话报方式进行，进入90年代以后，建立了以短波和超短波为主体，有线电话报汛为辅的水情服务体系，建立了238个报汛站，9个水情分中心和省水情中心的三级水情报汛体系，分中心建立了X.25的数据通信传输网络，前期主要采用电台话报方式进行，后期充分利用地方有线通信技术建立了以X.25方式的水情的远程计算机通信网络，建立了水情自动译电系统和自动转发水情电报系统，能将水情电报自动转发水利部信息中心及有关部门，彻底解决了报汛站一报多发的问题，节省了报汛费的支出。
从2000年汛期开始已经在部分水情分中心投入语音报汛系统运行，提高了从报汛站到水情分中心传输速度及准确度，提高了全省水情信息传递的时效性，加快了水情信息化的建设步伐。
2.3 水质和地下水动态信息采集传输现状
目前，省水质监测主要是靠人工采集水样，经室内化学分析和仪器分析，获得污染物成分和含量的信息，水质自动监测系统在省水文行业没有应用，但利用现有的水情信息传输系统，能快速传递水质监测信息，一定程度上发挥了水质监测信息在水资源管理保护中的作用；地下水动态自动监测系统，只是在部分重要地下水监测站采用。
2.4水文数据库建设现状
目前省国家水文数据库建设已基本建成，存入雨量、流量、泥沙、蒸发等水文信息300M，并已通过验收。水文数据库信息已广泛应用防汛、水土保持、水资源评价等工作，但水文数据库强大的技术服务功能，还远没有发挥，开发水文数据库有授权控制的网上浏览查询系统及应用软件，是完善水文数据库服务功能的一项基础工作。
3 山西水文信息技术平台建设的目标
3.1尽快建成水文信息网站
根据山西省水文工作目标，2004年7月将建成省水文信息网站并开通，同时省水文局机关局域网也相应开通。通过水文信息网，不但可以从因特网直接向社会发布雨情、水情、旱情、水质、地下水动态等水文信息，而且还可以从因特网上全面了解水文工作动态。
3.2 加强基本站网建设，提高水文信息采集自动化水平
基本水文站网应包括水文站、雨量站、蒸发站、商情站、地下水动态观测站、水质监测站。从目前科技发展水平看，各种水文要素都可以进行自动采集传输。鉴于国情，山西水文近期重点加强水位、降水量两种水文要素的自动化采集水平。这就要求各水文站、雨量站必须配备先进、完善的自记式仪器设备，采集的信息应能固态存储，以满足水情自动测报系统的要求。
固态存储器是水文数据存储记录的发展方向，正在逐步取代传统的记录方式。随着水文体制的改变和水文自动测报系统的建设，有更多的无人站和自动化站点都需要使用长期自记仪器，现阶段所使用的存储方式只能是固态存储器。水利部2003年8月颁布《水文自动测报系统技术规范》（LS61—2003）已要求各站点必须配有固态存储器。用于长期记录的仪器必须有很高的可靠性，目前推广的产品的MTBF一般大于十年，可以满足使用要求。在采用一些新产品时，一定要重视这一技术参数，以免造成很大的浪费。
3.3 完成水文四大信息系统
要建设水文信息技术平台，必须首先完成水文四大信息系统的建设，即水情自动测报信息系统、旱情（土壤墒情）监测信息系统、地下水动态监测信息系统、水质监测信息系统。逐步实现水文信息采集自动化，处理智能化，服务一体化，决策科学化。旱情、地下水、水质三个监测信息系统的数据传输不需专门建设，可直接使用水情自动测报信息系统的通信设施。
水情自动测报信息系统是规范地应用传感器、通信、计算机、网络等现代化技术和设备，实现测区内各站点水文信息的自动采集、传输、处理，是现代水文基本理论与新近发展的高新技术（如3s技术）的有机结合，是当今水文科技发展的制高点；该系统内各站点上的设备是完全自动化的，应在长期无人值守的条件下自动工作；同时还需要自动记录存储被测数据，中心站应能自动收集各站点数据，在无人操作时也能自动工作。旱灾是山西最严重的自然灾害，尽快建设一个以现代信息技术为基础的旱情（土壤墒情）监测信息系统，已经得到有关部门的重视，据了解山西省将引进国外采用的预埋式墒情监测设备，对重要站点的土壤含水量进行适时自动监测。水质监测信息系统，我们将依托“21世纪初期首都水资源可持续利用规划”项目，有重点的建设一部分以物理监测为主（电化学传感器或光学传感器）水质自动监测站点，这一课题的关键技术是选择适宜的传感器，目前国内部分大型钢铁、化工企业和引水工程已有应用。
对其他一些不宜自动采集或没有自动采集的水文信息，也可以由人工观测后，再由人工置入方式，进行自动传输。
3.4 加强水文数据库建设，完善水文数据库水文自动测报系统服务功能
水文数据库的建设是水文信息技术平台建设的一项基础性工作，经过近二十年的建设，水文数据库的成功运用已经成为整个水利行业计算机应用的标志工作。但是，山西省及其他省的水文数据库数据主要以降雨、水位、流量、泥沙、蒸发等内容为主，对于水文调查、水文分析计算、水资源评价、水文预报、水质分析、地下水、科技情报等成果，则大部分没有入库，这一成果的转储入库是今后水文数据库建设的重要任务，同时为了减轻录入工作量，也应注意提高水文数据库信息采集的自动化水平。
在水文数据库建设中，要十分注意各类数据间的相互连接及调用，要有利于各类数据、文字、图表等信息的接收、处理、存储及检索，要有利于向社会各界提供所需的信息，也要有利于与一些必须的模型及决策支持系统的连接。因此，水文数据库应不断开发适宜的工作软件，应用良好的工作界面，以适应将来信息化社会发展的需要。
3.5 加强管理，培养高科技人才
水文自动测报系统一般运行环境都十分恶劣，又涉及传感器、电子、通讯、计算机和水文专业等各方面知识，对管理人员要求较高，凡是管理人员不称职的系统，再好的设备运行也不会令人满意。所以，加强管理，培养高科技人才是我们今后面临的一项重要任务。
4 结语
水文信息技术平台的建设是一项前所未有的基础性工程，技术性强，工作量大。随着现代科技的发展，我们只有更新观念，学习新知识，采用新技术，才能使水文事业为社会提供全方位的信息化服务。