中國科學院水利部水土保持研究所李銳研究員發(fā)言
來源： 水土保持生態(tài)環(huán)境建設網(wǎng) 上傳日期:2009-07-24 打印本文章 【字體】 大 中 小
數(shù)據(jù)是水土保持科學決策的依據(jù)，雖然在水土保持數(shù)據(jù)采集與管理方面，制定了一些規(guī)范和標準，但從全國范圍來看，水土保持數(shù)據(jù)采集與管理難以適應客觀需求。由于數(shù)據(jù)采集缺乏統(tǒng)一的標準，數(shù)據(jù)項目的概念和定義解釋不一致，數(shù)據(jù)分類規(guī)則標準不同，采用的方法不一樣，數(shù)據(jù)管理程序與方法也不規(guī)范，數(shù)據(jù)缺乏準確性和可比性。為了適應國家對水土保持科技迫切需求，提高國家水土保持的科學管理、決策的能力，提出 “全國水土保持信息化發(fā)展綱要”，對加快水土保持信息化的進程，將我國水土保持科技事業(yè)推向新階段具有重要意義。
一、水土保持信息化的內(nèi)涵
為了全面理解水土保持信息化的內(nèi)涵，我們先討論幾個基本概念：
什么是信息？廣義的說，信息就是消息，也是數(shù)據(jù)。人的五官感受到的一切都是信息。大量的信息是我們的五官不能直接感受的，發(fā)明了儀器來感知它們，發(fā)現(xiàn)它們。人們一般說到的信息多指信息的交流，信息還可以被儲存和使用。讀過的書、聽到的音樂、看到的事物、想到或者做過的事情、觀測到的數(shù)據(jù)、科學研究的結(jié)果都是信息。
什么叫信息化？所謂信息化, 是指一個過程。就是人們應用信息技術(shù)，建設先進的信息基礎設施、系統(tǒng)采集和獲取數(shù)據(jù)、有效開發(fā)利用信息資源、發(fā)展信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)、不斷提高綜合實力的過程。也是推動信息資源的傳播、整合和再創(chuàng)造的過程。“信息化”一詞起源于日本，其思想是1963年1月由日本社會學家梅倬忠夫發(fā)表的《信息產(chǎn)業(yè)論》中首次提出的，1967年日本科學技術(shù)和經(jīng)濟研究團體正式提出“信息化”概念。
什么是信息資源？ 信息同能源、材料并列為當今世界三大資源。隨著社會的不斷發(fā)展，信息資源對國家和民族的發(fā)展，對人們工作、生活至關(guān)重要，成為國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源。它的開發(fā)和利用是整個信息化體系的核心內(nèi)容。
什么是信息高速公路？信息高速公路概念是1992年2月美國總統(tǒng)發(fā)表的國情咨文中提出的，即計劃用20年時間，耗資2000--4000億美元，建設美國國家信息基礎結(jié)構(gòu)。將其寓意于信息高速公路，更令人聯(lián)想高速公路的建設在振興經(jīng)濟中的巨大作用和戰(zhàn)略意義。
戈爾在1998年提出的“數(shù)字地球”的概念，可以理解為將不同空間、時間多種分辨率的有關(guān)資源、環(huán)境、社會、經(jīng)濟等海量數(shù)據(jù)，按地理坐標從局部到整體，從區(qū)域到全球進行整合、融合，為解決復雜生產(chǎn)實踐和知識創(chuàng)新、技術(shù)開發(fā)與科學研究提供基礎。
水土保持涉及自然、社會、經(jīng)濟等因素，需要多部門配合，需要綜合信息的支持，所以數(shù)字地球的概念非常適合水土保持信息化的要求。水土保持信息化目的是借助地球空間信息技術(shù)，對水土流失狀況、地形、土壤、降雨、植被、土地利用、經(jīng)濟社會狀況，以及水土保持工程、開發(fā)建設項目、行政管理等多種類型、多種尺度、多種來源和多種時相的水土保持基礎信息進行數(shù)字化按地理坐標進行數(shù)字化描述和處理，為水土流失動態(tài)監(jiān)測，水土保持規(guī)劃設計、效益分析、項目管理、預防監(jiān)督等工作提供現(xiàn)代化的方法和手段。
什么是信息？廣義的說，信息就是消息，也是數(shù)據(jù)。人的五官感受到的一切都是信息。大量的信息是我們的五官不能直接感受的，發(fā)明了儀器來感知它們，發(fā)現(xiàn)它們。人們一般說到的信息多指信息的交流，信息還可以被儲存和使用。讀過的書、聽到的音樂、看到的事物、想到或者做過的事情、觀測到的數(shù)據(jù)、科學研究的結(jié)果都是信息。
什么叫信息化？所謂信息化, 是指一個過程。就是人們應用信息技術(shù)，建設先進的信息基礎設施、系統(tǒng)采集和獲取數(shù)據(jù)、有效開發(fā)利用信息資源、發(fā)展信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)、不斷提高綜合實力的過程。也是推動信息資源的傳播、整合和再創(chuàng)造的過程。“信息化”一詞起源于日本，其思想是1963年1月由日本社會學家梅倬忠夫發(fā)表的《信息產(chǎn)業(yè)論》中首次提出的，1967年日本科學技術(shù)和經(jīng)濟研究團體正式提出“信息化”概念。
什么是信息資源？ 信息同能源、材料并列為當今世界三大資源。隨著社會的不斷發(fā)展，信息資源對國家和民族的發(fā)展，對人們工作、生活至關(guān)重要，成為國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源。它的開發(fā)和利用是整個信息化體系的核心內(nèi)容。
什么是信息高速公路？信息高速公路概念是1992年2月美國總統(tǒng)發(fā)表的國情咨文中提出的，即計劃用20年時間，耗資2000--4000億美元，建設美國國家信息基礎結(jié)構(gòu)。將其寓意于信息高速公路，更令人聯(lián)想高速公路的建設在振興經(jīng)濟中的巨大作用和戰(zhàn)略意義。
戈爾在1998年提出的“數(shù)字地球”的概念，可以理解為將不同空間、時間多種分辨率的有關(guān)資源、環(huán)境、社會、經(jīng)濟等海量數(shù)據(jù)，按地理坐標從局部到整體，從區(qū)域到全球進行整合、融合，為解決復雜生產(chǎn)實踐和知識創(chuàng)新、技術(shù)開發(fā)與科學研究提供基礎。
水土保持涉及自然、社會、經(jīng)濟等因素，需要多部門配合，需要綜合信息的支持，所以數(shù)字地球的概念非常適合水土保持信息化的要求。水土保持信息化目的是借助地球空間信息技術(shù)，對水土流失狀況、地形、土壤、降雨、植被、土地利用、經(jīng)濟社會狀況，以及水土保持工程、開發(fā)建設項目、行政管理等多種類型、多種尺度、多種來源和多種時相的水土保持基礎信息進行數(shù)字化按地理坐標進行數(shù)字化描述和處理，為水土流失動態(tài)監(jiān)測，水土保持規(guī)劃設計、效益分析、項目管理、預防監(jiān)督等工作提供現(xiàn)代化的方法和手段。
二、國外水土保持信息化發(fā)展回顧
國外雖然沒有明確提出“水土保持信息化”或“數(shù)字水土保持”的概念，但以根植于地理坐標或地理單元這樣的“數(shù)字地球”理念開展的水土保持數(shù)字化或信息化過程一直在進行，主要特點是以水土流失動態(tài)監(jiān)測與評價帶動水土保持信息化。發(fā)展過程可概括為三個階段：
第一階段，水土流失典型調(diào)查和數(shù)據(jù)采集階段
通過典型調(diào)查與觀測的方式，對一定的點或面（區(qū)域）采集有關(guān)水土流失數(shù)據(jù)，了解水土流失現(xiàn)狀和危害。該階段的代表是美國1934年開展的全國土壤侵蝕勘查。此次勘查直接促使了美國水土保持法的頒布和水土保持局的成立。隨后每隔約10年先后于1958年和1967年進行了兩次國家水土保持需求調(diào)查。另外，就是在一些實驗區(qū)建立了野外觀測設施。該階段目標單一，調(diào)查數(shù)據(jù)簡單，并未覆蓋全國，更沒有時間上的可比性。其應用成果十分明確：主要回答土壤侵蝕現(xiàn)狀如何？哪些土地（主要是農(nóng)耕地）需要采取水土保持措施？
第二階段，水土流失多源數(shù)據(jù)集成與空間化階段
按照空間采樣與分析方法，采取自下而上統(tǒng)一的標準，在不同層次的地理單元上采集水土流失及其相關(guān)數(shù)據(jù)，開創(chuàng)了“數(shù)字水土保持”進程中的地理坐標和地理單元思想，前者是指將水土流失信息落實到具體的空間位置，后者是指將不同的數(shù)據(jù)落實到不同層次的地理單元，以便服務于不同的目的。以美國為例，從1977年開始，每隔5年在覆蓋全國的范圍內(nèi)進行一次數(shù)據(jù)采集與分析，不僅建立了可用于對比分析的本底水土流失數(shù)據(jù)，而且實現(xiàn)了水土流失動態(tài)監(jiān)測與評價。數(shù)據(jù)采集除實地調(diào)查外，輔以大量其它信息源，如遙感數(shù)據(jù)、基于地理信息系統(tǒng)技術(shù)的地圖與地統(tǒng)計數(shù)據(jù)、各類統(tǒng)計資料等，實現(xiàn)了多源數(shù)據(jù)的采集、分析與融合。澳大利亞、歐盟也開展了類似的土壤侵蝕調(diào)查與評價，采用的技術(shù)路線是以不同空間分辨率的數(shù)據(jù)源為基礎，按照均勻網(wǎng)格形式進行數(shù)據(jù)采集、收集和處理，進而根據(jù)用戶需要的地理單元進行匯總。這一階段由于信息技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，以及政府和公眾對準確和規(guī)范信息的迫切需求，使得水土保持信息化過程發(fā)展迅速，積累了大量可用的水土流失數(shù)據(jù)。
第三階段，水土流失模型開發(fā)與數(shù)據(jù)應用拓寬階段。
隨著水土流失數(shù)據(jù)的不斷積累、數(shù)據(jù)獲取技術(shù)的快速更新，特別是各類實用模型的開發(fā)，使得水土流失數(shù)據(jù)應用的范圍拓寬了，已不僅僅限于水土流失監(jiān)測和評價，而且擴展生態(tài)系統(tǒng)與環(huán)境的評價與預測、管理與決策、規(guī)劃與設計。
第一階段，水土流失典型調(diào)查和數(shù)據(jù)采集階段
通過典型調(diào)查與觀測的方式，對一定的點或面（區(qū)域）采集有關(guān)水土流失數(shù)據(jù)，了解水土流失現(xiàn)狀和危害。該階段的代表是美國1934年開展的全國土壤侵蝕勘查。此次勘查直接促使了美國水土保持法的頒布和水土保持局的成立。隨后每隔約10年先后于1958年和1967年進行了兩次國家水土保持需求調(diào)查。另外，就是在一些實驗區(qū)建立了野外觀測設施。該階段目標單一，調(diào)查數(shù)據(jù)簡單，并未覆蓋全國，更沒有時間上的可比性。其應用成果十分明確：主要回答土壤侵蝕現(xiàn)狀如何？哪些土地（主要是農(nóng)耕地）需要采取水土保持措施？
第二階段，水土流失多源數(shù)據(jù)集成與空間化階段
按照空間采樣與分析方法，采取自下而上統(tǒng)一的標準，在不同層次的地理單元上采集水土流失及其相關(guān)數(shù)據(jù)，開創(chuàng)了“數(shù)字水土保持”進程中的地理坐標和地理單元思想，前者是指將水土流失信息落實到具體的空間位置，后者是指將不同的數(shù)據(jù)落實到不同層次的地理單元，以便服務于不同的目的。以美國為例，從1977年開始，每隔5年在覆蓋全國的范圍內(nèi)進行一次數(shù)據(jù)采集與分析，不僅建立了可用于對比分析的本底水土流失數(shù)據(jù)，而且實現(xiàn)了水土流失動態(tài)監(jiān)測與評價。數(shù)據(jù)采集除實地調(diào)查外，輔以大量其它信息源，如遙感數(shù)據(jù)、基于地理信息系統(tǒng)技術(shù)的地圖與地統(tǒng)計數(shù)據(jù)、各類統(tǒng)計資料等，實現(xiàn)了多源數(shù)據(jù)的采集、分析與融合。澳大利亞、歐盟也開展了類似的土壤侵蝕調(diào)查與評價，采用的技術(shù)路線是以不同空間分辨率的數(shù)據(jù)源為基礎，按照均勻網(wǎng)格形式進行數(shù)據(jù)采集、收集和處理，進而根據(jù)用戶需要的地理單元進行匯總。這一階段由于信息技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，以及政府和公眾對準確和規(guī)范信息的迫切需求，使得水土保持信息化過程發(fā)展迅速，積累了大量可用的水土流失數(shù)據(jù)。
第三階段，水土流失模型開發(fā)與數(shù)據(jù)應用拓寬階段。
隨著水土流失數(shù)據(jù)的不斷積累、數(shù)據(jù)獲取技術(shù)的快速更新，特別是各類實用模型的開發(fā)，使得水土流失數(shù)據(jù)應用的范圍拓寬了，已不僅僅限于水土流失監(jiān)測和評價，而且擴展生態(tài)系統(tǒng)與環(huán)境的評價與預測、管理與決策、規(guī)劃與設計。
三、國外水土保持信息化發(fā)展的啟示
對數(shù)字水土保持的內(nèi)涵認識也不十分清楚，僅簡單地認為是以往信息化過程的繼續(xù)或簡單拼盤，這樣便缺乏從整體和長遠的角度進行建設的思想。
（1）盡快編制全國數(shù)字水土保持基本單元圖。
現(xiàn)在提出“水土保持信息化”或“數(shù)字水土保持”建設，要直接進入第二、三階段：主要特點：一是將所有的信息落實到統(tǒng)一編碼的地理位置和地理空間，從而使原來的信息有了空間屬性；二是將所有信息以統(tǒng)一的標準和格式，在不同層次地理單元上進行存貯和處理，并能實現(xiàn)各層次間的傳輸和應用。
（2）盡快制定《水土保持信息標準和技術(shù)規(guī)范》
因此數(shù)字水土保持應該是按照全新的理念進行數(shù)字化建設，為此需要對沒有數(shù)字化成果的按照統(tǒng)一標準和規(guī)范進行建設，對已有的各種信息化成果按照統(tǒng)一標準和規(guī)范進行融合和提升?，F(xiàn)有水土保持方面的標準化體系建設不能滿足發(fā)展需要；地區(qū)性標準體系（如《黃河流域水土保持數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)字典》和《黃河流域水土保持信息代碼編制規(guī)定》）不能完全適用于其它地區(qū)。應在總結(jié)已有技術(shù)規(guī)范和技術(shù)標準基礎上，根據(jù)全國各地情況進行修正編制出符合全國狀況的技術(shù)規(guī)范。
（3）結(jié)合模型開發(fā)，盡快建成《全國水土保持基礎數(shù)據(jù)庫》
適應水土保持生產(chǎn)實踐、管理和科學研究等方面的需求，圍繞水土保持信息采集、記錄、管理及分析、傳輸?shù)纫?guī)范等中心環(huán)節(jié)，基礎數(shù)據(jù)盡快完善，動態(tài)數(shù)據(jù)不斷更新，確保數(shù)字水土保持的高效利用?，F(xiàn)有監(jiān)測設施和數(shù)據(jù)，尚不能完全滿足水土流失數(shù)學模型開發(fā)的需要，或與模型的要求不能匹配。
（4）強化實用模型的和專家知識庫開發(fā)
系統(tǒng)總結(jié)整理水土保持措施布設、水土流失強度判定、水土流失和水土保持環(huán)境效應等方面的專家知識和經(jīng)驗，整理水土流失研究中的規(guī)則和重要參數(shù)等，建立水土保持。水土保持專業(yè)模型庫：結(jié)合已有研究成果，整合已有區(qū)域性模型，開發(fā)多尺度（坡面、小流域、區(qū)域）土壤侵蝕預測預報模型、水土保持效益評價模型、水土保持規(guī)劃設計模型、水土保持決策模型等。土保持輔助設計：用戶根據(jù)項目區(qū)的位置和基本屬性等。
（1）盡快編制全國數(shù)字水土保持基本單元圖。
現(xiàn)在提出“水土保持信息化”或“數(shù)字水土保持”建設，要直接進入第二、三階段：主要特點：一是將所有的信息落實到統(tǒng)一編碼的地理位置和地理空間，從而使原來的信息有了空間屬性；二是將所有信息以統(tǒng)一的標準和格式，在不同層次地理單元上進行存貯和處理，并能實現(xiàn)各層次間的傳輸和應用。
（2）盡快制定《水土保持信息標準和技術(shù)規(guī)范》
因此數(shù)字水土保持應該是按照全新的理念進行數(shù)字化建設，為此需要對沒有數(shù)字化成果的按照統(tǒng)一標準和規(guī)范進行建設，對已有的各種信息化成果按照統(tǒng)一標準和規(guī)范進行融合和提升?，F(xiàn)有水土保持方面的標準化體系建設不能滿足發(fā)展需要；地區(qū)性標準體系（如《黃河流域水土保持數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)字典》和《黃河流域水土保持信息代碼編制規(guī)定》）不能完全適用于其它地區(qū)。應在總結(jié)已有技術(shù)規(guī)范和技術(shù)標準基礎上，根據(jù)全國各地情況進行修正編制出符合全國狀況的技術(shù)規(guī)范。
（3）結(jié)合模型開發(fā)，盡快建成《全國水土保持基礎數(shù)據(jù)庫》
適應水土保持生產(chǎn)實踐、管理和科學研究等方面的需求，圍繞水土保持信息采集、記錄、管理及分析、傳輸?shù)纫?guī)范等中心環(huán)節(jié)，基礎數(shù)據(jù)盡快完善，動態(tài)數(shù)據(jù)不斷更新，確保數(shù)字水土保持的高效利用?，F(xiàn)有監(jiān)測設施和數(shù)據(jù)，尚不能完全滿足水土流失數(shù)學模型開發(fā)的需要，或與模型的要求不能匹配。
（4）強化實用模型的和專家知識庫開發(fā)
系統(tǒng)總結(jié)整理水土保持措施布設、水土流失強度判定、水土流失和水土保持環(huán)境效應等方面的專家知識和經(jīng)驗，整理水土流失研究中的規(guī)則和重要參數(shù)等，建立水土保持。水土保持專業(yè)模型庫：結(jié)合已有研究成果，整合已有區(qū)域性模型，開發(fā)多尺度（坡面、小流域、區(qū)域）土壤侵蝕預測預報模型、水土保持效益評價模型、水土保持規(guī)劃設計模型、水土保持決策模型等。土保持輔助設計：用戶根據(jù)項目區(qū)的位置和基本屬性等。
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