前言　早在4000多年前，我国就有了临河挖渠、凿井汲水的灌溉工程。自此，商代的井田、春秋战国的都江堰和郑国渠等举世闻名的水利灌溉工程为中国的文明发展做出了巨大贡献。灌区在农业生产中发挥着重要的作用，而今，要实现农业的现代化就必须实现灌区的现代化。就是要利用先进的以数字化、网络化、智能化和可视化为主要特征的信息化作为手段和途径，实现灌区管理所需的水情、墒情、工情等信息的采集、传输、存储、处理与分析的现代化和自动化。

专家解析：灌区信息化建设我们要做的很多

目前，国内外对灌区信息化的研究主要包括两个方面：一个方面是硬件建设，包括流量、水位等的信息监测设备，渠系建筑物的监控设备等；另一个方面是软件建设，包括灌溉需配水模拟、水费征计系统、办公自动化系统等。我国也是如此。

灌区数据库的建设

灌区数据库建设在灌区信息化系统建设过程中处于核心地位，包括数据库结构建设和数据库内容建设两部分。

数据库结构指通过对灌区的剖析，对灌区的信息进行合理的分类，按照数据库设计的有关理论和方法设计出结构上合理、技术上易于实现、满足应用要求的逻辑数据库和物理数据库。数据库内容则是根据灌区的实际情况，使用数据库管理系统提供的录入工具将灌区的资料输入数据库，满足灌区日常管理和决策支持的要求。

基础资料的数字化

我国大部分灌区的大量基础资料尚未数字化，仍停留在纸张、照片等阶段上。能够进行自动采集的信息是有限的，长期工作积累的资料必须手工或借助于一定的手段输入到数据库中，这是一项繁重而又紧迫的工作。

不同数据的采集

灌区的业务涉及许多方面，因此灌区数据库的内容也复杂多样，分为静态数据、动态数据和实时数据三类。静态数据指基本不变化的资料，如灌区的行政区划、管理机构、各种已建工程资料等；动态数据指不定期更新的资料，如作物的种植结构和种植面积每年都有所变化；实时数据指实时更新的资料，如灌水期间渠道的水位，降雨期间的雨情资料等。

选择合适的通信系统

无论是灌区各部门的联系、进行数据的传输，还是灌区管理部门间的指挥调度、建设计算机网络系统，建立准确、通畅的通信系统都是非常重要的。现在比较适合灌区选用的通信系统主要有光纤、电话拨号系统、数字数据网络系统、集群通信、超短波通信、卫星通信和蜂窝电话系统等。

计算机网络系统建设内容

数据共享，需要建设单位内部的计算机局域网；数据通信，需要建设连接各单位的计算机广域网；与外界交流，需要局域网与因特网。这三部分都是灌区计算机网络系统建设的内容。

决策支持系统不容忽视

随着现代决策技术和智能技术的发展，现代决策支持系统在辅助管理部门的决策中发挥着越来越重要的作用。建立灌区用水管理决策支持系统，对于灌区提高用水管理水平，提高用水效率，节约用水具有重要意义。

定义好渠系自动化系统

广义的渠系自动化系统包括渠道测水量水、用水决策、闸门自动化（或管道的自动控制）等在内的完整的测控系统，而狭义的渠系自动化系统则仅指闸门自动化、管道自动控制。

基础的办公自动化系统

办公自动化系统一般包括公文管理、档案管理、政务信息管理、会议管理、新闻宣传等功能。

信息的共享和服务

主要指灌区对外的信息披露和信息服务，如对灌区内的用水户披露水量、水费等信息，提供一些灌溉知识等方面的服务，对社会上其他相关单位提供相应的信息，让社会监督，也向社会宣传自身。

特殊问题

不同类型的灌区存在一些不同的问题。如对于有防洪任务的水库灌区而言，信息化建设有与水库防洪预报调度系统的衔接问题（包括硬件和软件）；对于泥沙含量比较大的引水灌区，则存在着如何处理渠道淤积（主要是在测水量水系统中）的严重问题等等。这些都是进行灌区信息化建设中面临的问题。

技术：网格GIS实现灌区信息共享

灌区信息化建设的最终目标是建立一个以信息采集系统为基础以高速安全可靠的计算机网络为手段、以4S技术和决策支持系统为核心的现代化灌区管理系统，实现灌区管理的现代化。

4S：GPS（卫星定位系统）具有瞬时快速的定位功能；RS（遥感）有数据更新功能；SCADA（四遥）具有实时控制与数据采集功能；GIS（地理信息系统）有空间数据处理和分析功能。

SCADA技术又称为四遥技术，即遥测、遥信、遥控、遥调。

4S技术中，网格GIS是数字灌区的核心部分。

网格GIS在灌区的应用就是把灌区内各种与水相关的信息通过各种技术手段，按照统一的数据规则，集成到统一的地理信息平台上，从而实现灌区内与水相关的各种信息的统一管理。通过数字灌区的建设，可以把灌区上所有业务和研究问题通过网格GIS集成到一起，便于对各类业务进行综合分析，从而全面提升灌区信息化管理的水平。网格GIS在灌区的应用将大大提高灌区管理水平，实现灌区水资源的优化配置和高效利用。

网格GIS是实现广域网络环境中空间信息共享和协同服务的分布式GIS软件平台和技术体系。将地理上分布、系统异构的各种计算机、空间数据服务器、大型检索存储系统、地理信息系统、虚拟现实系统等，通过高速网络连接并集成起来，形成对用户透明的虚拟的空间信息资源的超级处理环境就是网格地理信息系统。灌区网格GIS的建设目的是消除灌区间的信息孤岛，屏蔽系统异构，实现灌区信息的共享和协同服务。

网格GIS是一个跨平台支持的GIS平台软件，能在多种软硬件平台上运行，具备完善合理的服务控制机制，在客户端软件中按照访问权限、服务类型将系统划分多个层次。在服务器端通过移动计算实现服务器间的多对多映射，从而提供协同服务，支持多用户并发访问、支持长事务处理和数据版本管理，保证了数据一致性、安全性及访问数据的高效性。

灌区网格GIS的建设将为灌区水管理、信息监察、提供一个先进的、多方位的信息平台，基于此可以结合行业应用的新技术对灌区可能出现的各种问题进行科学有效的管理。它是一项庞大的信息化工程，具有信息共享、系统性强、集成度高的特点。

为推动网格GIS在大型灌区信息化建设中的应用，中国灌溉排水发展中心与中科院计算技术研究所、中科院地理科学与资源研究所、河海大学等单位组成联合课题组，利用国家“863”项目成果（面向网络海量空间的大型GIS）组织开发面向大型灌区应用的网格GIS平台。初期拟在江西赣抚平原灌区、甘肃洪水河灌区及安徽淠史杭灌区开展示范。

数据标准 为共享营造环境

灌区网格GIS数据标准建设的内容是建立一套包括数据标准、数据共享管理办法、信息安全保密规定以及相应的政策法规等，以确保灌区信息的互联互通和共享。

灌区数据具有多类型、多格式（13种矢量格式和9种常用栅格格式）、多来源（实时数据和静态数据）、多时相（不同时间跨度）、数据量大的特点，而且随着技术的发展和业务需求的提高，灌区数据不断增加，所以，数据规范标准的研究与制订必须结合实际需要，以创新的思维，在水利部主管部门的组织领导之下，打破数据封闭、数据壁垒和数据垄断，有步骤、有计划地营造空间信息共享的环境。

信息化法规和技术标准体系的建立是在遵循国家信息化、标准体系的基础上，根据灌区信息化建设的实际需求（包括现有的、应有的和预期发展的），按其内在的联系运用系统科学的理论和方法加以研究和建立。

问题：需要跨越的几个障碍

目前，我国灌区的灌溉管理水平和信息化程度，总体还处于较低水平。

信息采集点少

由于不能及时准确地获得水流的各项特征指标和灌区灌溉管理所需的其他信息，使得用水调度大多凭经验进行，大多数灌区不能动态制定用水计划，无法适应水情、作物种植结构等的变化情况，不可避免地造成一些无效放水。

传输手段单一

目前，大多数灌区的信息传输手段限于传输模拟信号的电话线，监测的水情、墒情和作物长势等信息只能通过电话或整编后的纸质媒介进行传输，时效性差，难以满足实时调水的需求。

管理人员信息化意识不够

一项新技术的推广应用，必须伴随着人们观念的改变和对新技术的掌握。灌区要实现信息化，也必须从提高灌区管理人员的信息化意识和技术水平入手，使得灌区有信息化的迫切要求，并能够很好地使用信息化系统，对信息化系统能够进行必要的管理和维护。只有这样，才能使得信息化建设落在实处，对实际工作发挥其应有的作用。

重硬件轻软件

在具体工作中还有只重视硬件投入，不重视软件开发的倾向。这不但使得硬件不能充分发挥效力，系统的操作维护困难，而且资料的整理分析等后续工作还需要手工操作，没有真正减轻工作量。

缺少统一规划信息不能共享

由于灌区信息化建设长期以来没有一个统一的规划和标准，各灌区自己搞自己的，各自为政、各自封闭，使得灌区之间的信息难以共享，也难以与其他相关系统实现联网。同时，各灌区重复开发、重复建设问题严重，造成很大的浪费。

未将试验形成产品

多年来，我国在灌区信息化研究方面已做了不少工作，但一直处于研究试验阶段，没有真正形成产品。例如关于灌区自动化研究，在技术上可能存在缺陷，稳定性、耐用性差，一旦出现问题，除当时参加研发的人员以外，其他技术人员较难解决。这一问题正逐步得到解决。

综合集成能力差

灌区信息化系统在设计和建设时，雨量采集、灌溉需水分析、水资源监控、供水调控、水费收交、内部管理、决策咨询等系统各自独立，无法满足灌区日常管理工作的要求。其结果使得硬件资源利用率低，维护费用增加，投入高。而目前水价较低，灌区管理单位经济实力弱，实行自动化往往得不偿失。

当然，我国也有一些灌区信息化建设搞得很好，起到了很大的作用，发挥了很大的效益，如甘肃省景泰川提水灌区、山西夹马口灌区、湖南韶山灌区、陕西泾惠渠灌区等。

国际：看别人怎么做

西方发达国家灌区的信息化建设水平比较高，主要表现在以下几个方面：

重视基础数据管理

西方发达国家十分注意基础数据的收集和整理。灌区管理部门对灌区基础数据比较重视，灌区渠系、闸门、水文测站、用水户等的数据一般都由计算机管理，存储在文件或数据库中。

灌溉系统的自动化程度高

针对滴灌、管灌系统而言，国外灌溉系统的自动化程度总的来说比较高，某些渠道灌溉自动化程度不高的主要原因是一般的自动化闸门造价过高，且在野外恶劣环境下的可靠性没有得到很好解决。

美国曾搞过渠系自动化的试点，主要是通过建立自动闸门等自动控制设备进行水量的分配，借此提高灌溉系统的自动化程度，但并没有全面展开。

美国加州大学灌溉培训与研究中心曾在美国的部分灌区试验过不需要电子和动力设备的水力自动闸门，造价比较低，效果还不错。

高级的软件系统

发达国家在灌区灌溉管理所需要的软件的标准化和通用程度方面做得比较好，开发了一批用于灌区灌溉管理的通用软件。

国际粮农组织（FAO）组织开发的CROPWAT系统可以帮助农业气象学家、农艺学家和灌溉工程师制定灌溉计划，提交灌区规划。该软件有一个庞大的气象数据库CLIMWAT。它包含了由144个国家3262个气象站收集而来的气象资料。

同时，国际粮农组织为了推进灌溉计划的管理，开发了灌溉计划管理信息系统SIMIS，该系统是一个通用的、模块化的系统，具有适用性好、多语言和简单易用的特点。该系统除了处理有关水的问题以外，还覆盖了日常管理活动的所有主要方面，如控制维护、结算、水费和其他相关任务。

澳大利亚对灌区灌溉管理也十分重视，澳大利亚农业产量研究机构（APSRU）研究开发了APSIM系统，该系统通过一系列互相独立的模块（如生物模块、环境模块、管理模块等）来表现被模拟的灌溉系统，这些模块之间通过一个通信框架（也称为引擎）进行连接。

美国佛罗里达大学针对佛罗里达州的农业特点开发了AFSIRS系统，用户可以使用该系统，根据作物类型、土壤情况、灌溉系统、生长季节、气候条件和管理方式等诸多变量，估计出对象区域的灌溉需水量。该系统收集了佛罗里达州9个气象观测站的长期观测资料，比较全面地反映了佛罗里达州的气象条件，在佛罗里达州得到了广泛应用。