可持续发展水文水资源信息共享探索及实践

年月水利学报第卷第期收稿日期基金项目十五国家科技攻关计划作者简介朱星明男江苏盐城人教授级高级工程师双硕士主要从事水文水资源水信息学研究文章编号可持续发展水文水资源信息共享探索及实践朱星明章树安陈蓓玉白婧怡中国水利水电科学研究院信息网络中心北京水利部水文局北京中国水利水电科学研究院水资源研究所北京摘要本文通过我国可持续发展水文水资源信息共享需求的现状分析剖析了可持续发展水文水资源信息共享存在的问题研究了建立我国可持续发展信息共享的法规标准体系和信息共享技术并提出通过水文水资源信息万空间化标准化改造元数据创建发布搭建可持续发展信息共享交互平台实现可持续发展水文水资源信息的空间化集成和信息共享服务关键词可持续发展水文水资源信息技术科学数据共享中图分类号文献标识码可持续发展水文水资源信息是指为可持续发展科学研究提供支撑的水文水资源水环境水灾害等各类水利科学数据可持续发展水文水资源信息是国家基础信息资源的重要组成部分在国家宏观政策制定科技创新国民经济持续发展国家安全和社会生活中均发挥着不可替代的作用实现可持续发展水文水资源信息的共享将极大的促进我国水资源的可持续利用和经济社会的可持续发展目前我国水文水资源信息共享程度低共享标准空白共享平台落后这些已经严重制约现代水利科学的发展与技术的创新成为阻滞行业进步的瓶颈因素因此对关系到可持续发展的水文水资源信息共享技术的探索和相关理论的研究是现代水信息学领域亟待解决的问题近年来在十五国家科技攻关课题支持下在中国可持续发展信息网的基础上研究建立水资源与水环境信息共享网??探索研究可持续发展水文水资源信息共享的关键技术为水利及跨行业跨部门的信息共享空间集成以及跨学科的可持续发展研究提供可集成信息支撑水文水资源信息共享的现状及存在问题可持续发展水文水资源信息共享现状水利是一个信息密集型的行业可持续发展水文水资源信息包含了水文水资源水环境水旱灾害节水灌溉水土保持等诸多水利学科中涉及可持续发展的科学数据可持续发展水文水资源信息共享则是以计算机通讯网络信息分类存储等信息技术综合应用为支撑以可持续发展水利科学数据为资源经科学分类应用软件工程手段建立的基于共享规则下的数据共享体系我国水文水资源信息共享的建设起步于七五期间后又经过九五期间的努力现已取得了一定的进展在水利工作的各个方面均有不同程度应用实时水雨情信息的基本站网和传输体制的建立和完善使我国初步实现了应用计算机进行信息的接收处理监视和洪水预报办公自动化的水平也逐步提高开始部分实行远程文件传输公文管理和档案管理进入世纪以来已经实现了全国水雨情信息传输的网络化大大提高了防汛信息的时效性同时在全国范围内也初步建立了国家水文数据库实现了部分水文水资源信息的共享发布但基于国家层面的为可持续发展提供信息支撑的水文水资源信息共享体系还有待建立可持续发展水文水资源信息共享存在的问题我国水文水资源信息共享虽已取得了一定进展但总体上还缺乏完善的共享体制技术标准和必要的共享环境有限的数据资源总体质量不高使用效率较低整个水信息共享建设仍处在起步阶段此外水文水资源信息数据量大结构复杂共享程度低这些特点更增加了信息共享的难度分析我国可持续发展水文水资源信息共享体系建设的需求和现状主要存在以下问题共享机制不健全水文水资源信息系统条块分割的管理模式使得共享难以实现目前水利系统结合各项业务应用目标开发建设了一些专用数据库及相应的应用软件但由于各自技术水平任务来源和资金渠道不同这些数据库及其应用环境大多分散建设在各个地区和不同业务部门呈现条块分割的特征形成以地域专业部门等为边界的信息孤岛缺乏国家层次的宏观管理和协调同时就目前而言国家各类科技计划都尚未建立有效有序的数据汇交共享管理制度基本上是科学家部门各自为战和科学研究项目各项目组为战水利信息数据分别保存在专家众多的部门和单位手中出现了一个单位科学家之间共享数据比外单位难从国外可以免费共享的同类数据在国内却需高价的种种现象立法空白也是造成水文水资源信息共享困难的原因之一信息共享的政策法规是信息共享机制的主体内容目前为止我国有关信息共享的法规尚未出台水利行业内的共享法规也有待建立由于没有法律要求占有国家信息资源的单位或个人必须同时承担共享的责任和义务确保信息资源的保值增值因此科研单位普遍缺乏共享的积极性另一方面水文水资源信息数据是知识财产信息共享中产生的法律问题涉及到知识产权保护与公益事业发展的平衡关系尤其是在非营利性的科学研究教育和决策领域这些关系如何处理才能更有利于水文水资源信息共享机制的实现与可持续发展这也是今后立法中应该注意的问题由于投入不足等原因水文水资源信息的共享更是举步维艰一方面各部门争资源上项目大量重复购置仪器设备造成了资源的严重浪费另一方面由于资金分散又往往不足以配备完善的配套辅助件使仪器设备的质量普遍不优缺乏运行维护费用许多仪器设备呈低效状态而这同时又是缺乏共享机制和宏观管理协调的一种表现技术标准不完善标准化是实现水文水资源信息共享的基本要求目前水文水资源信息共享标准规范尚不健全多数已建数据库规范性较差自成体系对数据库文档普遍的不重视导致数据库只能在有限范围有限时段内由少数人员熟悉使用在不同的环境中这些数据库内的信息内容很难理解其价值无法判断客观上形成了难以逾越的数字鸿沟同时各数据库之间的信息存储格式与结构无统一的标准可循致使有些内容相互重复甚至互相矛盾许多数据库为解决特定研究或业务应用而建服务目标单一相关文档不全给后续扩展和改造增加了困难更难以被其它系统调用和共享受各方面条件的限制许多数据库不具备持续运行条件难以向外界用户提供服务目前各水利部门已建成的水信息共享数据库还难以有效支撑我国的经济建设和可持续发展的要求确实能为水利行业的可持续发展产生有效支撑的也仅占已有数据库总量的极少部分而一些地区的基础性公益性水利数据库要么难以建立要么难以为继缺乏系统性而变成死库为实现资源共享避免重复建设减少重复开发需要在信息采集汇交传输存储处理和服务等环节采用或制定相关技术标准实现水利信息系统的开放性和可扩展性以保障水文水资源信息共享的可持续发展共享氛围不浓共享能使社会受益的观念未被普遍接受许多人认为共享就意味着免费提供信息不但失去了获取经济收益的途径甚至会失去自身的竞争优势而忽略了对社会对科技创新的贡献同时也未意识到对社会的奉献就是对自身的奉献事实上通过共享信息的分级管理搭建合适的共享平台提供方便的共享渠道形成良好的共享氛围推动可持续发展的水文水资源信息共享那么个体能获得的信息就会越来越宽泛行业的整体进步进步也必然会促进个人的发展两者相辅相成共享技术不成熟推动可持续发展水信息共享核心是技术上如何实现共享这包括共享数据库的建设共享平台的搭建和共享服务系统的构建等诸多问题目前我国缺少合适的信息共享平台没有完善的基于数据交换的信息服务系统这给可持续发展水信息共享造成了不应有的困难由于不掌握水利数据的分布状况许多单位或科研人员不知道何处有共享资源何种资源是否是所需的资源如何获取由于缺少合适的共享平台项目研究中产生的信息缺乏统一的技术标准去规范数据的存档从而导致新的信息孤岛产生可持续发展信息共享关键技术的研究在科技部中国世纪议程管理中心和其它有关部门和组织的大力支持下我国开始了可持续发展信息共享关键技术的研究与开发并纳入国家十五科技攻关计划之中中国可持续发展信息共享重点围绕我国可持续发展人口资源与环境信息共享开展共享技术研究共享信息挖掘改造和集成通过国际互联网形式提供对外信息共享发布和服务建立中国可持续发展信息网??本项目在九五工作的基础上以公共基础数据专业共享数据信息技术支撑平台为基础建立面向社会公众面向政府决策支持和面向科学研究在因特网和政府网的基础之上研究制定信息共享的管理办法开展数据共享标准和集成技术的研究构成集公共基础数据资源生态环境和灾害信息为一体的分布式与集中式相结合的中国可持续发展信息共享体系开展共享信息的综合集成技术研究开发信息技术产品和数据产品开展可持续发展领域的综合分析研究支持中国可持续发展的综合决策促进可持续发展的战略的实施水资源与水环境信息共享的攻关研究作为该十五攻关项目的重要组成部分之一根据项目提出的中国可持续发展信息共享的分类编码标准元数据标准及数据汇交等技术规范和标准重点围绕可持续发展水文水资源与水环境信息共享开展共享技术研究开发共享平台建设共享信息挖掘和共享数据库的改造从而建立我国可持续发展水文水资源与水环境信息共享示范工程水文水资源信息共享的技术实现共享技术标准标准化是信息化建设中的一项关键性的基础工作而水利信息标准化体系的建设更是关系到水利工程管理水资源管理水土保持水利规划防汛指挥等各个系统的信息化建设具有规范和重要的指导意义只有统一标准才能达到昀终的资源共享推动水利信息化建设健康有序发展避免因信息采集等各应用环节的不规范而带来大量的人力物力财力的浪费信息共享管理办法与标准研究和中国可持续发展信息共享系统的开发研究课题组就可持续发展的共享信息提出了中国可持续发展信息元数据标准中国可持续发展信息数据字典中国可持续发展信息分类和编码标准等标准这为可持续发展水资源信息的共享工作提供了较好的规范依据可持续发展信息共享的分类编码标准元数据标准是指导水文水资源信息共享数据集生产的核心标准建立以元数据库技术为核心的可持续发展水文水资源数据目录查询服务系统是信息共享的关键共享平台的构建平台作为信息共享的载体在统一完善的共享政策和技术标准的规范下为信息的汇交存储管理和共享服务提供支撑中国可持续发展信息网水文水资源共享网站以中国水利水电科学研究院网络环境为基础以元数据为核心提供空间信息发布在线查询免费资源等网络服务并提供相应水文水资源水环境专业数据信息处理和成果图表的发布等功能共享平台配置有信息发布服务器地理信息系统服务器和数据库服务器用以信息发布和在线查询网站接入带宽建成中国可持续发展信息网水文水资源共享分中心另外结合网站信息结构的特点和查询需求选用美国公司的产品和配置基于的平台提供水文水资源水环境等共享信息发布与在线查询水文水资源可持续发展共享网拓扑结构参见图可持续发展水文水资源共享网作为中国可持续发展信息网的行业分中心网站通过实现与气象海洋地震农业林业等行业分中心的互联互通共享数据类型主要有三类基于和的常规网页信息存放在位于上的超文本数据库中基于专业数据的水文水资源水环境信息存放在分中心专门建立的数据库服务器上形成系统的主数据库基于地图的空间数据信息存放在位于上的空间数据库中图可持续发展水文水资源信息共享网站网络拓扑结构网站建设采用可共享免维护的?体系结构基于技术的设计研发共享环境配置开发包含运行环境运行平台支持开发或服务器软件平台支持开发网络服务器软件平台支持基于的应用开发运用开发的工具包支持创建和广泛使用基于可交换标准的协议的分布式服务支持基于的应用开发共享网站的集成中国可持续发展信息网水文水资源共享网以空间信息集成技术发布基于的面向社会公众和科学研究的水文水资源与水环境基础信息和实时信息以及水情公报水资源公报水质公报等与可持续发展相关的水利信息资源网站首页结构见图图中国可持续发展信息网水文水资源共享网网站采用三层树状结构空间数据结构参照国家基础地理信息万空间信息结构与格式编制专题图层的数据结构和格式结合相应的应用功能进行设计网站的结构及栏目设计见图网站应用开发过程中基本应用采用技术以数据库技术支撑下进行设计开发为确保跨平台的数据库应用基于数据库的在线查询采用技术进行设计开发基于地理信息系统的应用采用技术进行设计开发应用程序与数据库图中国可持续发展水文水资源共享网信息结构的信息交互采用和桥的技术实现为确保应用程序的跨平台兼容性在应用开发中尽可能采用开发应用程序图共享发布的中国年降水量变幅图水文水资源信息共享成果应用水资源与水环境信息共享网的建设及信息共享发布受到了社会的极大关注据网站统计分中心共享网站日均访问量大于千人次汛期更高为国务院各部委及有关部门提供实时水文信息服务与气象部门建立了数据交互共享机制等与以他共享网站的信息集成开展可持续发展综合信息集成和综合研究等图所示为用户通过查询的水文水资源共享信