水利信息化概论(1)-预备知识

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1、水利信息化概论(1)-预备知识 摘要：水利信息化是水利行业走向现代化的措施和手段，同时也可以说是水利现代化的基础设施。为了帮助非水利相关专业的朋友们了解水利行业的特色，也为了让不太熟悉信息技术的水利行业的朋友们了解IT在水利行业中的应用前景，当然更为了向既非水利行业又非信息技术专业的朋友们介绍水利信息化的大体轮廓，特将2003年笔者为某水利信息化研讨班写的讲稿发至网上供参考。 关键词：水利 信息化 预备知识 1 预备知识 水利信息化是水利行业走向现代化的措施和手段，同时也可以说是水利现代化的基础设施。为了帮助非水利相关专业的朋友们了解水利行业的特色，也为了让不太熟悉信息技术的水利行业的朋友们了

2、解IT在水利行业中的应用前景，当然更为了向既非水利行业又非信息技术专业的朋友们介绍水利信息化的大体轮廓，我们先来预备一些基础知识。 1.1 水利、水利工程、水利行业 水是生命之源，没有水就没有生命，也就没有丰富多彩的大千世界。然而，水多了又会成为洪水猛兽，水少了不够喝要闹水荒。村民为水打架，城市缺水惊慌，为水而战将是未来世界大战的最大诱因。 数千年人类发展史，在兴修水利与洪水作斗争中孕育了灿烂文明。古埃及人根据尼罗河水每年的汛情制定出一年365天的日历，古巴比伦人最早建立了管水的律法，中国的大禹治水(距今4000年)、2260年前兴建的都江堰水利工程等等，共同组成了世界水利文明史。 水资源 陆

3、地上逐年可以得到天然降水补给的地面和地下淡水源。 水力资源 天然水体中所蕴藏的水能，是水利资源的一部分。 水利资源 地球上可供开发利用的天然水源。 中国是水资源紧缺的国家，可更新水资源约占全球总量的6%，但人口却为全球总量的22%，中国人均占有水资源量仅相当于世界人均占有量的1/4。中国水资源的最大特点是时间和空间分布极为不均，水质污染严重，由水而引起的灾害频繁，兴利除害任务艰巨。 水利 现代汉语词典：对水力资源的开发和防止水的灾害；水利工程的简称。定义不准确，因为“水力”是水能的概念，即能量的概念，不能包含“水”的全部；定义仍然不能包括“水利”的全部内容，例如“水利是农业的命脉”全称为“水利

4、工程是农业的命脉”显然不能代表毛泽东的水利思想，因此定义最多只能称为狭义的“水利”。根据笔者的理解，可以定义为：人类围绕水而开展的一切兴利除害事业的总称。也可以理解成“水利事业”的简称。 水利工程 人类为了对水资源进行开发、利用、控制、管理而建设的兴利除害工程的总称。包括防洪(堤防和某些具有防洪功能的水库)、分蓄洪、灌溉、调水、供水、发电、航运、污水处理工程等等凡涉及关于水的兴利除害工程，也简称水利(狭义)，例如兴修水利，就是兴建水利工程。 水库 以兴利除害为目的而拦蓄一定量河川径流并可调节水流（量）的蓄水工程。一般多指在河流上建坝抬高水位而形成的人工湖。根据需求不同水库的功能各异，例如为了防

5、洪的需要，水库功能为拦蓄和控制洪水；为了发电，水库的功能为储能；为了灌溉和供水，水库功能是“储水仓库”；对于航运，水库则起到调节枯水期流量，淹没急流险滩，改善航运条件的作用。 水利枢纽工程 根据综合利用水资源的要求，由各种不同作用的工程建筑物构成的建筑群体。一般包括拦河坝（大坝、水坝）、泄洪建筑物（溢洪道、泄洪洞、泄洪闸）、航运建筑物、发电建筑物、放水建筑物等。 水利工程所涉及的专业（与水利信息化有直接关系的专业）：水文气象、地质（工程地质、地质灾害）、水工建筑、机电、金属结构、环评（水土保持、水质环境）、自动化等。 水利行业 从事水利工作(事业)为水利服务的行业。 水利行业的现行体制 水利主

6、要还是公益性事业，政府为主的水行政管理体制。政府水行政管理机构（水利部，流域水利机构，地方水利厅、局、处、所，供水、水务等），技术管理机构（水利水电规划设计总院、调水局，具政府职能的事业机构等），企业化的勘测设计研究院，水利工程建设队伍，水利工程管理机构，科研高校等等。 水利工程的特点 关系到人民生命财产安危的水利工程决不允许失事。水灾害是自然现象，人类要达到控制自然灾害是永远不可能的，而设法与大自然和睦相处，最大限度地减轻自然灾害对人类的危害，则完全有可能。水灾害对人类的影响原因分析：信息不灵。 水旱灾害 中国是水旱灾害多发性国家。据历史资料，公元前206年至1949年的2155年间，中国发

7、生过较大水灾1029次，较大旱灾1056次，平均每年发生一次较大水灾或较大旱灾。中国历史上的重大动荡，甚至改朝换代，常常是在出现严重的水旱等自然灾害，民不聊生的背景下发生的。新中国建立后，修建了大量水利工程，数量上超过了几千年来建设水利工程的总和，显著地增强了抗御水旱灾害的能力。但是由于信息不灵，建国以来的几次大水灾仍然给人民生命财产造成重大损失。1954年长江、淮河同时发生流域性大洪水，死亡人数超过4万。1963年海河流域大水，5座中型水库失事，冲毁小型水库330座，104个县受灾，死亡人数超过1万。1975年淮河出现局部大水，板桥、石漫滩两座大型水库和一些中小型水库垮坝，死亡人数近3万。

8、1.2 信息、信息资源、信息技术、信息文化 信息Information信息与物质不同，它没有物质那样的实体，而是一种既抽象又无所不在的东西。也有学者认为，信息是一种弱物质性的物质。其实，人们对信息并不陌生，但是要给信息下一个确切的定义则是很困难的，目前有不下100种定义。例如：信息是信号，是数据，是情报，是知识；信息是宇宙万物和生灵相互赖以生存和进化的讯息和信号的集成；现代汉语词典的解释是音信、消息的意思；在“信息论”中，信息是指有目的地标记在通讯系统或计算机的输入上面的信号(如电话号码的一个数字)；在汉语中最早出现于三侠五义：“听说智化求见，必是丈夫有了信息，连忙请进”。“信息论”属于现代科

9、学的范畴，将信息上升到理论科学的高度进行数量、发送、传递和接收研究，通过数学运算得出信息传递的能力和效率。 信息的内容十分广泛，信息的性质较为特殊，信息技术是发展最快的高新技术。信息正在变成一种越来越重要的日常商品。 信息获取 包括信息发现、信息采集与信息优选； 信息传递 通过各种载体将信息从一处传递至另一处； 信息分析 包括信息分类、信息综合、信息查错与信息评价； 信息加工 包括信息的排序与检索、信息的组织与表达、信息的存储与变换以及信息的控制与传输等； 信息利用 包括如何有效地利用信息来解决学习、工作和生活中的各种问题（例如能不断地自我更新知识、能用新信息提出解决问题的新方案、能适应网络时

10、代的新生活等）。 信息资源 信息是一种资源，即信息资源。狭义的信息资源是指信息本身，即对决策者有意义的、经过加工处理的数据；广义的信息资源包括劳动的对象信息（数据）、信息劳动的工具计算机与通信技术、信息生产人员、信息管理人员和信息服务人员等。 信息既然是资源，就需要进行开发和利用，否则就是资源浪费。信息资源已经被提到国家、民族、组织机构生存与发展的战略资源这样的高度。信息资源具有与材料、能源等其它资源显著不同的特征，开发和利用信息资源有其自身的特殊性。 信息资源的特殊性质 信息资源不同于材料、能源这一类物理资源。 信息资源的广泛性 政治、军事、经济、能源、交通无所不包，组成信息的海洋。 信息资

11、源的认知性 根据需要认识信息，分析有用信息，舍去无用信息，清除垃圾信息。 信息资源的共享性 共享是信息资源开发利用中最重要的特性。物理资源的利用过程就是消耗过程，信息资源不同于物理资源，国家和组织机构都可以通过共享信息资源、通过同一信息最大限度地重复使用来减少物的消耗，以最经济合理的方法取得信息作用的最大效果。信息时代提倡信息共享，开放公共信息。 信息资源的保密性 由于社会制度、文化背景、利益冲突、技术手段等等因素，控制了信息的传播，使得信息传递具有很强的约束条件。 信息资源的矛盾性 常常会出现获取的同一功能的信息是矛盾的，政治、军事、经济生活中都可能利用信息的矛盾性提供相反的信息。 信息资源

12、的时效性 常常过期作废。 信息资源的不完全性 信息利用过程中的信息不完全性是普遍存在的。例如，由于时间原因而不能在决策之前获取信息，由于信息的处理和传递能力不足等等，导致信息的不完全性。因此，信息不完全性的研究就成为决策科学和信息经济学的重要分支，也成为信息资源开发利用所应遵循的规律，追求完全的信息提供是不现实的。 信息内容与载体可分又不可分性 同一信息可以由不同的载体承载，正是可分性的存在，才有了采用先进的信息处理技术在变换内容和载体关系的过程中，加速了信息资源的处理和传递，电信、计算机、复印机都是建筑在此特性之上的；信息和载体的不可分性，使信息具备了客观实在性，实现了跨越时间和空间的传递和

13、保存，某些信息内容与载体分开之后就失去了意义。 信息技术(Information Technologe 简称IT) 关于信息技术的定义和概念，说法数以百计，可以大致概括为：计算机技术是核心；电子技术(微电子技术、光电子技术)是信息技术的关键支撑技术；信息材料技术(电子材料以及光学材料技术)是基础；通信技术(网络、传真(感)器和信号处理)是信息技术的重要的直接组成部分。通信技术与计算机技术的结合，代表着信息技术发展的方向。 笔者给出一个最简单的定义：信息技术是开发和利用信息资源的现代高科技技术。是信息的获取、存储、处理、通信、显示及应用的技术。 信息技术发展到今天，实际上经过了一个从简单到复杂的

14、过程，这是一种进步，而从复杂再回归简单，则构成一次飞跃。对于信息技术的知识和科技含量来说，的确堪称是十分复杂的高科技技术，然而对于应用来说，当技术在用户那里体现出复杂性，应用必然陷入僵局，这也是信息技术在当今社会中显得有些尴尬的一面。 在今天稍微复杂一些的系统中，你很可能会看到三种以上的数据格式、若干不同技术架构的服务器、相异甚至对立的操作系统或应用平台。异构的设备、繁杂的操作、混乱的数据被日益复杂化的IT基础设施所累的CIO们发现，长期以来花样繁多的采购开始令自己的数据中心越来越难以驾驭。有报告认为，数据中心的使用率一般仅为35%。除此之外，介入安装、配置、调试、调整、升级和维护工作的人员也

15、随着信息系统的复杂而日益增多，IT支出的成本计算已经远不止采购IT厂商的产品那么简单。虽然几乎每个厂商都在大谈所谓“把TCO(总体拥有成本)降到最小”，但这种局部的努力并不能根本解决问题。 鉴于信息技术本身的复杂性，给信息技术的应用领域提出了十分艰巨的任务：打破壁垒，建立统一标准将使得技术本身的发展从无序过渡到有序，使应用回归商业的本质而不必顾虑技术的高深。而在此基础上IT产业链的重构则会令技术通向市场的鸿沟能够消除。 信息文化（Information literacy） 信息作为一种文化，是近年来信息技术飞速发展的结果。信息文化具有以下几方面的基本属性： 广泛性 既涉及全社会的每一个人、每一个家庭，又涉及全社会的每一个行业、每一个应用领域。 传递性 具有传递信息和交流思想的功能。 教育性 能成为存储知识和获取知识的手段。 深刻性 普及应用给社会带来的影响极为深刻，即不是带来社会某一方面、某个部门、或某个领域的改良与变革，而是带来整个社会从生活方式、学习方式、工作方式到生产方式的根本性变革。 中国的信息技术综合竞争力在世界上排名第43位 由世界经济论坛、Insead和世界银行最新发表的一份名为200