2007全国水土保持会议透露出一个新的动向:我国将全面启动“数字水土保持”工程建设。
北京师范大学教授刘宝元对数字水保作了一次诠释,他认为:“现在提出数字水土保持建设,是由于它与以往的水土保持信息化有着本质差别。”
他在其《中国数字水土保持建议方案的交流》报告中表示,实施水土保持数字化工程是加速实现水土保持管理信息化、现代化的重要手段,对于快速、准确、充分的利用各种信息资源,提高预测预报能力,及时公告水土流失动态变化,科学评价工程建设成效,提高行政管理上的水准和科学决策能力,都具有十分重要的意义。
刘宝元认为,“数字水土保持”可以定义为按地理坐标对水土保持要素和状况的数字化描述和处理。进一步解释为,借助地球空间信息技术,对水土流失状况、地形、土壤、降雨、植被、土地利用、经济社会状况,以及水土保持工程、开发建设项目、行政管理等多种类型、多种尺度、多种来源和多种时相的水土保持基础信息,进行数字化收集、贮存、传输、分析和应用,为水土流失动态监测,水土保持规划设计、效益分析、项目管理、预防监督等工作提供现代化的方法和手段。它包括信息采集与更新、贮存与数据库、通讯与网络、分析与模型、项目管理与决策支持等子系统。
“数字水土保持”是“数字地球”思想和技术在水土保持领域的应用和发展,是数字地球的专业化和具体化。
“数字地球”的概念由美国前副总统戈尔于1998年1月31日首次提出。他提出这一概念的理由是:人类渴望获得知识与信息,但大量信息仍然积压在某个角落没有被使用;由于人类大脑对数据的处理和记忆速度太慢等问题,常常在海量数据面前显得束手无策,形不成概念;如果将数据排列成一定规律,人们便可以迅速形成概念并作出判断;一般的计算机信息系统不能很好地完成这个任务,这就需要“数字地球”。
“数字地球”能够理解为对现实世界的数字描述和表达系统。它将不同时空多分辨率的资源、环境、社会、经济和人口等海量数据或信息,按地理坐标,从局部到整体,从区域到全球进行整合、融合及多维显示,并能为实际应用提供支撑。
“数字地球”的概念提出后,由于其在政治、军事、经济、科研等领域的重大意义,迅速引起了欧洲及其他一些国家的反应。
不过刘宝元说:“国外没有明白准确地提出数字水土保持的概念,但以根植于地理坐标或地理单元这样的数字地球理念开展的水土保持数字化或信息化过程一直在进行,主体思路是以水土流失动态监测与评价,带动水土保持数字化建设。”
据刘宝元介绍,在利用数字技术方面,我国已先后开展了“数字中国”、“数字城市”、“数字流域”、“数字农业”、“数字水利”等方面的研究,并由测绘部门强化了国家基础信息设施建设和数据共享的力度。北京建立了“数字北京”市重点实验室,黄河水利委员会进行了“数字黄河”工程建设。
根据水利部的治水新思路和“数字黄河”工程的总体设计,2003年就开展起来的“数字黄土高原”建设工作是一个最早的尝试。
黄河流域的黄土高原地区总面积64.2万平方公里,其中水土流失面积45.4万平方公里,年均输入黄河泥沙16亿吨,是我国乃至世界上水土流失最严重、生态环境最脆弱的地区。国家投入大量资金开展该区域的水土保持工作,取得了很明显的成效。随着我们国家生态环境建设力度的加大和西部大开发的深入,对这一区域水土保持工作提出了更高的要求。
黄河上中游管理局副局长何兴照说:“数字黄土高原就是运用3S(RS,航天观测技术;GIS,地理信息系统;GPS,全球卫星定位)、计算机网络和数据库等技术,建立信息采集、信息传输和数据存储体系,实现黄土高原水土保持信息的规范管理和共享。在此基础上,开发各类水土保持应用系统,实现水土保持信息的处理、分析预测、防治管理和效益评价,为水土保持规划、科研、监督、管理、示范等各个业务领域提供服务。”
实际上,“数字黄土高原”是“数字黄河”工程的重要组成部分。在设计中,已统筹考虑黄河流域水土保持监测网络系统、黄河水土保持数据分中心、黄河上中游管理局信息化及电子政务建设等工程,确定“数字黄土高原”工程由信息采集、信息传输、数据存储、信息服务平台和应用系统等5部分组成。
何兴照介绍,目前,“数字黄土高原”设计框架中的信息采集体系,已建成了黄河水土保持生态环境监视测定中心站、郑州监控中心、3个直属分中心(天水、西峰、榆林)、8个省级监测总站、69个地级分站。基本形成了流域机构、省(区)、地(市)、县(旗)比较完整的水土保持信息站网体系。另外,诸如信息传输系统、数据存储系统、标准体系建设、应用服务平台建设都在建设完善中。
刘宝元分析,“数字水土保持”与以往的水土保持信息化的区别主要体现为两点:一是将所有的信息落实到统一编码的地理位置和地理空间,从而使原来的信息有了空间属性;二是将所有信息以统一的标准和格式,在不一样的层次地理单元上进行存贮和处理,并能实现各层次间的传输和应用。因此,“数字水土保持”应该是按照全新的理念进行数字化建设,为此需要对没有数字化的成果,按照统一标准和规范进行建设,而对已有的各种信息化成果按照统一标准和规范进行融合和提升。
不过,虽然信息与计算机技术、水土保持监测技术、对地观测技术等的迅猛发展,极大促进了我国水土保持信息化建设,但以这样的标准而言,刘宝元认为,我国离“数字水土保持”还有一段距离。
他认为,在组织管理层面上,目前,我们缺少国家层面上的统一协调和规范指导。
管理层和执行层对“数字水土保持”的内涵认识不十分清楚,仅简单地认为是以往信息化过程的继续或简单拼盘,这样便缺乏从整体和长远的角度进行建设的思想。
像所有的技术一样,“数字水土保持”也缺少一个标准体系。虽然根据“数字黄土高原”推出了地区性标准体系,如《黄河流域水土保持数据库表结构及数据字典》和《黄河流域水土保持信息代码编制规定》,但不能完全适用于别的地方,不能够满足发展需要。刘宝元建议,在总结已有技术规范和技术标准基础上,根据全国各地情况,修正编制出符合全国状况的技术规范。
模型与数据的相互匹配也有问题。刘宝元举例说,黄河流域是我国水土保持监测历史最长,资料系列最完善的地区。但有关分析表明,现有监测设施和数据,尚不能完全满足水土流失数学模型开发的需要,或与模型的要求不能匹配。
从硬件环境建设看,虽然建立了监测系统网络,但是硬件环境,特别是基层监测站的设备,不能够满足“数字水土保持”工作需要。
但无论如何,他认为,“数字水土保持”将成为“数字中国”的主要组成部分,是一项宏伟的工程,需要动员全国水土保持界的力量,协同攻关,实现共建、共管、共用。