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出版者:

作者:中华人民共和国水利部

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页数:38

译者:

出版时间:2007-11

价格:16.00元

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isbn号码:9781550845488

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• 水文
• GIS
• 数据标准
• 分类编码
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水文信息分类编码标准：体系构建与应用指南 前言 在当今信息爆炸的时代，数据已成为驱动社会发展的关键要素。尤其对于水文领域，海量、多源、异构的水文数据收集、存储、管理和应用，正面临前所未有的挑战。缺乏统一、规范的分类编码体系，不仅阻碍了数据的互联互通和有效共享，更严重制约了水文科学研究的深入发展以及水资源管理决策的科学性与时效性。 本书《水文信息分类编码标准》的诞生，正是为了解决这一迫切需求。它旨在构建一个科学、严谨、可扩展的水文信息分类编码体系，为各类水文要素、水文过程、水文地理单元、水文观测设施、水文模型、水文影响评价等信息提供统一的标识符。通过对信息进行系统化、标准化分类编码，能够显著提升水文数据的管理效率，促进信息资源的有效整合与共享，为水文监测、预报、防灾减灾、水资源优化配置、生态环境保护等各项工作提供坚实的数据基础和强大的技术支撑。 本书的编写，遵循了“科学性、系统性、实用性、前瞻性”的原则。在体系设计上，力求体现水文学科的内在逻辑和学科发展趋势；在编码规则上，注重简洁、易懂、便于计算机处理；在应用导向上，充分考虑了现有及未来水文信息化建设的需求。 第一章：水文信息分类编码体系的理论基础与重要意义 1.1 水文信息内涵与特点 内涵界定： 本章首先深入阐释“水文信息”的科学内涵，将其界定为描述水体、水循环过程、水文现象及其相关环境因素的各类数据、知识和情报的总称。内容涵盖地表水、地下水、降水、蒸发、径流、水质、水温、冰情、水沙、水文地质、水文气象、水文灾害、水文生态、水文经济等多个维度。 多样性与复杂性： 分析水文信息的来源多样（地面观测、遥感、模型模拟、历史记录等），表现形式复杂（数值、文本、图像、时空序列等），时间与空间尺度跨度大，时空变异性强，且具有显著的相互关联性和耦合性。 数据属性： 探讨水文信息的精度、时效性、完整性、一致性、可用性等关键属性，及其对数据处理和应用的影响。 1.2 分类编码的理论依据 信息科学视角： 从信息科学的角度，阐述分类编码是信息组织、管理和交换的基础。借鉴了信息检索、数据库管理、本体论等相关理论，解释了分类编码如何实现信息的结构化和语义化。 水文学科特点： 结合水文学科的专业特性，分析了哪些方面的信息需要进行科学的分类与编码。例如，不同类型的水文站点（雨量站、水位站、水质站、蒸发站等）的区分，不同水文要素（降水量、流量、水位、含沙量等）的标识，不同水文地理单元（流域、河段、地下水含水层等）的划分，以及不同水文模型（分布式模型、集总式模型、物理模型、概念模型等）的界定。 标准化的必要性： 强调在缺乏统一标准的情况下，信息孤岛现象严重，数据难以整合，异构系统之间难以互操作。标准化的分类编码体系是实现水文信息共享、互操作和互通互联的基石。 1.3 分类编码体系的重要性与价值 提升数据管理效率： 通过统一的编码，能够实现水文数据的快速检索、查询、定位和分类统计，大大提高数据管理的效率和准确性。 促进信息资源共享： 为不同部门、不同系统之间共享水文信息提供通用语言，打破信息壁垒，实现数据资源的有效整合和再利用。 支持科学研究创新： 为科研人员提供规范化的数据接口和查询工具，便于获取和分析多源、多尺度、多类型的水文数据，为深入研究水文规律、揭示水文现象提供便利。 强化水资源管理能力： 为水资源监测、评价、规划、调度、预警等提供准确、可靠的数据支持，提高水资源管理决策的科学性和精细化水平。 推动水文信息化建设： 为水文数据库建设、地理信息系统（GIS）应用、遥感数据处理、模型构建与应用等提供标准依据，加速水文信息化建设的进程。 服务防灾减灾： 准确、及时的水文信息是防汛抗旱、水土保持、地质灾害预警等工作的基础，规范的分类编码能够加速信息的传递和处理。 促进国际交流合作： 采用国际通行的分类编码原则，有利于与其他国家和地区的水文信息进行交流和对接。 第二章：水文信息分类编码体系的构建原则与方法 2.1 构建原则 科学性原则： 分类体系应符合水文科学的内在规律和学科体系，反映水文信息之间的逻辑关系。 系统性原则： 体系应完整、全面，能够覆盖水文领域内的各类信息，并具有层级结构，便于扩展。 唯一性原则： 每个分类代码都应唯一标识一个特定的水文信息类别，避免混淆。 规范性原则： 编码规则应清晰、明确，易于理解和执行，方便计算机处理。 兼容性原则： 体系应考虑与现有相关标准（如地理信息编码、气象编码等）的兼容性，以及未来发展趋势的适应性。 可扩展性原则： 体系应预留足够的空间，以便在未来水文科学发展或新信息出现时进行扩展。 实用性原则： 体系的设计应充分考虑实际应用需求，易于实现和操作，能够有效解决当前水文信息管理中的问题。 2.2 构建方法 文献调研与现状分析： 广泛收集国内外有关水文信息分类、编码标准的研究文献，分析现有水文信息管理系统的特点和不足，梳理当前水文信息应用中的痛点。 专家咨询与需求调研： 组织水文、地理、信息技术等领域的专家进行研讨，深入基层水文部门进行调研，了解实际应用需求，确定分类编码的对象和范围。 分类体系的设计： 确定分类层级： 依据信息的重要程度和管理需求，设计多级分类体系，形成“大类—中类—小类—细类”的层级结构。 确定分类维度： 考虑从多个维度对水文信息进行分类，如： 按信息对象分类： 如水文要素、水文地理单元、水文设施、水文过程、水文模型等。 按信息属性分类： 如观测数据、统计数据、模型输出数据、遥感数据、地理空间数据等。 按时间尺度分类： 如实时数据、日数据、月数据、年数据、历史数据等。 按空间尺度分类： 如站点数据、流域数据、区域数据、全球数据等。 按水文过程分类： 如降水过程、径流过程、蒸发过程、水质变化过程等。 制定分类目录： 依据上述原则和维度，列出详细的分类目录，为编码提供基础。 编码规则的设计： 编码结构： 确定编码的长度、字符集（数字、字母、符号）、分隔符等。 编码方式： 采用层次编码、方位编码、组合编码等多种编码方式，根据分类层级和信息特点选择最适合的方式。例如： 层次编码： 将各层级的分类代码按顺序组合，如“1-2-1-3”表示一级分类下的二级分类下的三级分类下的四级分类。 方位编码： 用于地理空间信息的标识，如利用经纬度或行政区划代码。 组合编码： 将不同类型的代码组合起来，如将水文要素代码与站点类型代码组合。 编码位数分配： 合理分配各层级编码的位数，确保未来数据的增长空间，避免编码过长或过短。 编码标准的制定： 明确编码的定义、表示方法、使用说明、维护更新机制等，形成完整的编码标准文档。 验证与优化： 通过实际应用场景对设计的分类编码体系进行验证，收集反馈意见，不断优化和完善。 第三章：水文信息分类编码体系的具体内容与应用 3.1 主要分类编码内容（示例性说明，详细内容见附录） 3.1.1 水文要素分类编码： 地表水要素： 降水、地表径流、地下水位（出露）、地表水温、地表水质（pH、DO、COD、氨氮等）、含沙量、冰情（冰厚、冰期）等。 地下水要素： 地下水位、地下水温、地下水质（矿化度、主要离子浓度、重金属含量等）、地下水流速、地下水补给量、地下水排泄量等。 水文气象要素： 气温、湿度、风速、风向、日照时数、蒸发量（水面蒸发、土壤蒸发、蒸腾量）等。 水文影响要素： 水利工程调度量、用水量（农业、工业、生活、生态）、水土流失量、水体污染负荷等。 水文灾害要素： 洪水（洪峰流量、洪水量、淹没范围）、干旱（干旱指数、缺水量）、渍涝、冰凌灾害、泥石流、滑坡（与水相关）等。 3.1.2 水文地理单元分类编码： 流域单元： 国家级流域、区域级流域、省界流域、市界流域、县界流域、乡镇界流域、地下水流域等。 河段单元： 主河道、支流河道、感潮河段、非感潮河段等。 湖泊与水库单元： 大型湖泊、中型湖泊、小型湖泊、大型水库、中型水库、小型水库等。 地下水单元： 含水层类型（松散岩类、碎屑岩类、碳酸盐岩类、火山岩类等）、地下水系统单元、地下水分区等。 行政单元： 国界、省界、地市界、县界、乡镇界等（与水文管理关联）。 3.1.3 水文观测设施分类编码： 地面观测站： 雨量站、水位站、流量站、水质站、蒸发站、雪深站、冰情站、地下水监测井、水文气象站、泥石流监测站等。 遥感与探测设备： 卫星遥感数据（如降水、地表温度、植被覆盖等）、雷达监测设备、水下声学探测设备等。 水文模型节点： 模型输入点、模型输出点、模型中间变量存储点等。 3.1.4 水文过程与事件分类编码： 水文过程： 降水过程（类型：降雨、降雪、冰雹；强度：小雨、中雨、大雨、暴雨）、径流过程（类型：一次洪峰、连续洪峰、枯水流）、蒸发过程、水质变化过程（富营养化、污染事件）、地下水补排过程等。 水文事件： 洪水事件（类型：特大洪水、大洪水、一般洪水）、干旱事件（类型：重旱、中旱、轻旱）、冰凌事件、渍涝事件、水污染事故等。 3.1.5 水文模型与方法分类编码： 模型类型： 分布式模型、集总式模型、物理模型、概念模型、统计模型、遥感模型、GIS模型、水质模型、地下水模型、水文经济模型等。 模型方法： 经验公式法、情景模拟法、数据挖掘法、机器学习法、人工智能法等。 3.2 分类编码的应用 3.2.1 水文数据库建设： 表结构设计： 在设计水文数据库表结构时，利用分类编码作为字段，实现数据的结构化存储。例如，在“水文站点”表中，设置“站点类型编码”字段，用以标识站点的类型。 数据录入与校验： 采用下拉菜单或自动填充等方式，确保数据录入时按照预设的分类编码进行，提高数据的一致性和准确性。 数据查询与检索： 利用编码作为查询条件，实现对特定类型数据的高效检索。例如，查询所有“雨量站”的数据。 3.2.2 GIS在水文中的应用： 空间数据组织： 将水文要素、地理单元等信息与空间地理数据关联，利用编码作为属性信息进行存储和管理。 专题图制作： 基于分类编码，可以方便地生成各种水文专题图，如不同类型水文站分布图、流域水文单元划分图、水质等级分布图等。 空间分析： 在进行水文空间分析时，分类编码可以作为重要的分析维度，例如，分析特定流域内不同类型水质的分布与成因。 3.2.3 水文信息共享与交换： 数据接口与协议： 定义基于分类编码的数据交换接口和协议，实现不同系统之间水文信息的互联互通。 元数据管理： 将分类编码作为元数据的一部分，描述数据的来源、内容、精度等属性，便于用户理解和使用。 3.2.4 水文模型应用： 模型输入数据组织： 确保模型输入的数据具有统一的分类编码，便于模型读取和处理。 模型参数管理： 对模型参数进行分类编码，方便模型的选择、调整和优化。 模型输出解析： 对模型输出结果进行分类编码，便于用户理解和解释。 3.2.5 水文监测与预警： 实时数据管理： 对实时监测到的各类水文数据进行分类编码，实现数据的快速识别和处理。 预警信息生成： 基于特定分类编码的水文事件（如洪水、干旱），触发相应的预警机制。 第四章：分类编码体系的实施与维护 4.1 体系实施的保障措施 组织保障： 成立专门的组织机构，负责分类编码标准的推广、实施和管理。 技术保障： 开发和维护配套的软件工具，支持分类编码的生成、查询、管理和应用。 培训教育： 对相关从业人员进行培训，使其理解和掌握分类编码的标准和应用方法。 标准宣贯： 通过多种渠道，广泛宣传分类编码标准的重要性，提高认知度和接受度。 4.2 体系的维护与更新 定期评估： 定期对分类编码体系的适用性、完整性进行评估，收集使用中的反馈意见。 更新机制： 建立灵活的更新机制，根据水文科学发展、新技术应用、业务需求变化等，对分类编码体系进行适时调整和更新。 版本管理： 对分类编码体系的不同版本进行管理，确保数据的兼容性和可追溯性。 附录：水文信息分类编码详细目录（示例） （此部分将包含详细的分类层级、编码规则以及各类水文信息的具体编码列表，以便实际查阅和使用。） 结语 《水文信息分类编码标准》的发布与实施，标志着我国水文信息化建设迈入了一个新的阶段。我们期待通过这一标准的推广应用，能够有效提升水文信息管理的科学化、规范化水平，为水资源的可持续利用和管理，为保障国家水安全，为促进经济社会发展，提供坚实的数据支撑和强有力的技术保障。 致谢 本书的完成，离不开众多水文、地理、信息技术专家的辛勤工作和宝贵意见，也凝聚了无数一线水文工作者的实践经验。在此，向所有为此书做出贡献的个人和集体表示最诚挚的感谢！

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