中国科学院水利部水土保持研究所李锐研究员发言
来源： 水土保持生态环境建设网 上传日期:2009-07-24 打印本文章 【字体】 大 中 小
数据是水土保持科学决策的依据，虽然在水土保持数据采集与管理方面，制定了一些规范和标准，但从全国范围来看，水土保持数据采集与管理难以适应客观需求。由于数据采集缺乏统一的标准，数据项目的概念和定义解释不一致，数据分类规则标准不同，采用的方法不一样，数据管理程序与方法也不规范，数据缺乏准确性和可比性。为了适应国家对水土保持科技迫切需求，提高国家水土保持的科学管理、决策的能力，提出 “全国水土保持信息化发展纲要”，对加快水土保持信息化的进程，将我国水土保持科技事业推向新阶段具有重要意义。
一、水土保持信息化的内涵
为了全面理解水土保持信息化的内涵，我们先讨论几个基本概念：
什么是信息？广义的说，信息就是消息，也是数据。人的五官感受到的一切都是信息。大量的信息是我们的五官不能直接感受的，发明了仪器来感知它们，发现它们。人们一般说到的信息多指信息的交流，信息还可以被储存和使用。读过的书、听到的音乐、看到的事物、想到或者做过的事情、观测到的数据、科学研究的结果都是信息。
什么叫信息化？所谓信息化, 是指一个过程。就是人们应用信息技术，建设先进的信息基础设施、系统采集和获取数据、有效开发利用信息资源、发展信息技术和产业、不断提高综合实力的过程。也是推动信息资源的传播、整合和再创造的过程。“信息化”一词起源于日本，其思想是1963年1月由日本社会学家梅倬忠夫发表的《信息产业论》中首次提出的，1967年日本科学技术和经济研究团体正式提出“信息化”概念。
什么是信息资源？ 信息同能源、材料并列为当今世界三大资源。随着社会的不断发展，信息资源对国家和民族的发展，对人们工作、生活至关重要，成为国民经济和社会发展的重要战略资源。它的开发和利用是整个信息化体系的核心内容。
什么是信息高速公路？信息高速公路概念是1992年2月美国总统发表的国情咨文中提出的，即计划用20年时间，耗资2000--4000亿美元，建设美国国家信息基础结构。将其寓意于信息高速公路，更令人联想高速公路的建设在振兴经济中的巨大作用和战略意义。
戈尔在1998年提出的“数字地球”的概念，可以理解为将不同空间、时间多种分辨率的有关资源、环境、社会、经济等海量数据，按地理坐标从局部到整体，从区域到全球进行整合、融合，为解决复杂生产实践和知识创新、技术开发与科学研究提供基础。
水土保持涉及自然、社会、经济等因素，需要多部门配合，需要综合信息的支持，所以数字地球的概念非常适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按地理坐标进行数字化描述和处理，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。
什么是信息？广义的说，信息就是消息，也是数据。人的五官感受到的一切都是信息。大量的信息是我们的五官不能直接感受的，发明了仪器来感知它们，发现它们。人们一般说到的信息多指信息的交流，信息还可以被储存和使用。读过的书、听到的音乐、看到的事物、想到或者做过的事情、观测到的数据、科学研究的结果都是信息。
什么叫信息化？所谓信息化, 是指一个过程。就是人们应用信息技术，建设先进的信息基础设施、系统采集和获取数据、有效开发利用信息资源、发展信息技术和产业、不断提高综合实力的过程。也是推动信息资源的传播、整合和再创造的过程。“信息化”一词起源于日本，其思想是1963年1月由日本社会学家梅倬忠夫发表的《信息产业论》中首次提出的，1967年日本科学技术和经济研究团体正式提出“信息化”概念。
什么是信息资源？ 信息同能源、材料并列为当今世界三大资源。随着社会的不断发展，信息资源对国家和民族的发展，对人们工作、生活至关重要，成为国民经济和社会发展的重要战略资源。它的开发和利用是整个信息化体系的核心内容。
什么是信息高速公路？信息高速公路概念是1992年2月美国总统发表的国情咨文中提出的，即计划用20年时间，耗资2000--4000亿美元，建设美国国家信息基础结构。将其寓意于信息高速公路，更令人联想高速公路的建设在振兴经济中的巨大作用和战略意义。
戈尔在1998年提出的“数字地球”的概念，可以理解为将不同空间、时间多种分辨率的有关资源、环境、社会、经济等海量数据，按地理坐标从局部到整体，从区域到全球进行整合、融合，为解决复杂生产实践和知识创新、技术开发与科学研究提供基础。
水土保持涉及自然、社会、经济等因素，需要多部门配合，需要综合信息的支持，所以数字地球的概念非常适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按地理坐标进行数字化描述和处理，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。
二、国外水土保持信息化发展回顾
国外虽然没有明确提出“水土保持信息化”或“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，主要特点是以水土流失动态监测与评价带动水土保持信息化。发展过程可概括为三个阶段：
第一阶段，水土流失典型调查和数据采集阶段
通过典型调查与观测的方式，对一定的点或面（区域）采集有关水土流失数据，了解水土流失现状和危害。该阶段的代表是美国1934年开展的全国土壤侵蚀勘查。此次勘查直接促使了美国水土保持法的颁布和水土保持局的成立。随后每隔约10年先后于1958年和1967年进行了两次国家水土保持需求调查。另外，就是在一些实验区建立了野外观测设施。该阶段目标单一，调查数据简单，并未覆盖全国，更没有时间上的可比性。其应用成果十分明确：主要回答土壤侵蚀现状如何？哪些土地（主要是农耕地）需要采取水土保持措施？
第二阶段，水土流失多源数据集成与空间化阶段
按照空间采样与分析方法，采取自下而上统一的标准，在不同层次的地理单元上采集水土流失及其相关数据，开创了“数字水土保持”进程中的地理坐标和地理单元思想，前者是指将水土流失信息落实到具体的空间位置，后者是指将不同的数据落实到不同层次的地理单元，以便服务于不同的目的。以美国为例，从1977年开始，每隔5年在覆盖全国的范围内进行一次数据采集与分析，不仅建立了可用于对比分析的本底水土流失数据，而且实现了水土流失动态监测与评价。数据采集除实地调查外，辅以大量其它信息源，如遥感数据、基于地理信息系统技术的地图与地统计数据、各类统计资料等，实现了多源数据的采集、分析与融合。澳大利亚、欧盟也开展了类似的土壤侵蚀调查与评价，采用的技术路线是以不同空间分辨率的数据源为基础，按照均匀网格形式进行数据采集、收集和处理，进而根据用户需要的地理单元进行汇总。这一阶段由于信息技术和计算机技术的迅速发展，以及政府和公众对准确和规范信息的迫切需求，使得水土保持信息化过程发展迅速，积累了大量可用的水土流失数据。
第三阶段，水土流失模型开发与数据应用拓宽阶段。
随着水土流失数据的不断积累、数据获取技术的快速更新，特别是各类实用模型的开发，使得水土流失数据应用的范围拓宽了，已不仅仅限于水土流失监测和评价，而且扩展生态系统与环境的评价与预测、管理与决策、规划与设计。
第一阶段，水土流失典型调查和数据采集阶段
通过典型调查与观测的方式，对一定的点或面（区域）采集有关水土流失数据，了解水土流失现状和危害。该阶段的代表是美国1934年开展的全国土壤侵蚀勘查。此次勘查直接促使了美国水土保持法的颁布和水土保持局的成立。随后每隔约10年先后于1958年和1967年进行了两次国家水土保持需求调查。另外，就是在一些实验区建立了野外观测设施。该阶段目标单一，调查数据简单，并未覆盖全国，更没有时间上的可比性。其应用成果十分明确：主要回答土壤侵蚀现状如何？哪些土地（主要是农耕地）需要采取水土保持措施？
第二阶段，水土流失多源数据集成与空间化阶段
按照空间采样与分析方法，采取自下而上统一的标准，在不同层次的地理单元上采集水土流失及其相关数据，开创了“数字水土保持”进程中的地理坐标和地理单元思想，前者是指将水土流失信息落实到具体的空间位置，后者是指将不同的数据落实到不同层次的地理单元，以便服务于不同的目的。以美国为例，从1977年开始，每隔5年在覆盖全国的范围内进行一次数据采集与分析，不仅建立了可用于对比分析的本底水土流失数据，而且实现了水土流失动态监测与评价。数据采集除实地调查外，辅以大量其它信息源，如遥感数据、基于地理信息系统技术的地图与地统计数据、各类统计资料等，实现了多源数据的采集、分析与融合。澳大利亚、欧盟也开展了类似的土壤侵蚀调查与评价，采用的技术路线是以不同空间分辨率的数据源为基础，按照均匀网格形式进行数据采集、收集和处理，进而根据用户需要的地理单元进行汇总。这一阶段由于信息技术和计算机技术的迅速发展，以及政府和公众对准确和规范信息的迫切需求，使得水土保持信息化过程发展迅速，积累了大量可用的水土流失数据。
第三阶段，水土流失模型开发与数据应用拓宽阶段。
随着水土流失数据的不断积累、数据获取技术的快速更新，特别是各类实用模型的开发，使得水土流失数据应用的范围拓宽了，已不仅仅限于水土流失监测和评价，而且扩展生态系统与环境的评价与预测、管理与决策、规划与设计。
三、国外水土保持信息化发展的启示
对数字水土保持的内涵认识也不十分清楚，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。
（1）尽快编制全国数字水土保持基本单元图。
现在提出“水土保持信息化”或“数字水土保持”建设，要直接进入第二、三阶段：主要特点：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，在不同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。
（2）尽快制定《水土保持信息标准和技术规范》
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成果的按照统一标准和规范进行建设，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。现有水土保持方面的标准化体系建设不能满足发展需要；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》）不能完全适用于其它地区。应在总结已有技术规范和技术标准基础上，根据全国各地情况进行修正编制出符合全国状况的技术规范。
（3）结合模型开发，尽快建成《全国水土保持基础数据库》
适应水土保持生产实践、管理和科学研究等方面的需求，围绕水土保持信息采集、记录、管理及分析、传输等规范等中心环节，基础数据尽快完善，动态数据不断更新，确保数字水土保持的高效利用。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。
（4）强化实用模型的和专家知识库开发
系统总结整理水土保持措施布设、水土流失强度判定、水土流失和水土保持环境效应等方面的专家知识和经验，整理水土流失研究中的规则和重要参数等，建立水土保持。水土保持专业模型库：结合已有研究成果，整合已有区域性模型，开发多尺度（坡面、小流域、区域）土壤侵蚀预测预报模型、水土保持效益评价模型、水土保持规划设计模型、水土保持决策模型等。土保持辅助设计：用户根据项目区的位置和基本属性等。
（1）尽快编制全国数字水土保持基本单元图。
现在提出“水土保持信息化”或“数字水土保持”建设，要直接进入第二、三阶段：主要特点：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，在不同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。
（2）尽快制定《水土保持信息标准和技术规范》
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成果的按照统一标准和规范进行建设，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。现有水土保持方面的标准化体系建设不能满足发展需要；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》）不能完全适用于其它地区。应在总结已有技术规范和技术标准基础上，根据全国各地情况进行修正编制出符合全国状况的技术规范。
（3）结合模型开发，尽快建成《全国水土保持基础数据库》
适应水土保持生产实践、管理和科学研究等方面的需求，围绕水土保持信息采集、记录、管理及分析、传输等规范等中心环节，基础数据尽快完善，动态数据不断更新，确保数字水土保持的高效利用。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。
（4）强化实用模型的和专家知识库开发
系统总结整理水土保持措施布设、水土流失强度判定、水土流失和水土保持环境效应等方面的专家知识和经验，整理水土流失研究中的规则和重要参数等，建立水土保持。水土保持专业模型库：结合已有研究成果，整合已有区域性模型，开发多尺度（坡面、小流域、区域）土壤侵蚀预测预报模型、水土保持效益评价模型、水土保持规划设计模型、水土保持决策模型等。土保持辅助设计：用户根据项目区的位置和基本属性等。
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