水利信息化发展状况简要分析方法

艾 萍，袁定波，边世哲，马梦梦，廖亨利，陈彬彬

（1. 河海大学水文水资源学院，江苏 南京 210098；2. 河海大学计算机及信息学院，江苏 南京 211100）

水利信息化发展状况简要分析方法

艾 萍1，2，袁定波1，边世哲1，马梦梦1，廖亨利1，陈彬彬2

（1. 河海大学水文水资源学院，江苏 南京 210098；2. 河海大学计算机及信息学院，江苏 南京 211100）

发展状况的分析与评估是推进水利信息化的一项重要任务。由于表征水利信息化发展状况的因素较多，导致评估操作复杂且可信度不高。为此，根据对水利信息化发展状况的深入研究，提出一种基于主要指标年度变率分层加权的简要分析方法，并应用于对2011—2015年度全国水利信息化发展状况的分析，结果表明，该方法具有操作简单、表征性强和易于推广应用的特点。

水利信息化；发展状况；年度变率分层加权；简要分析

0 引言

对水利信息化发展状况进行科学分析与评估，是促进水利信息化可持续发展的重要工作之一。从2005年开始，国家水行政主管部门组织开展了全国省级及以上水利部门信息化发展状况的调查分析工作。至 2015年，调查分析工作已连续进行了 11年，公开出版发行年度发展报告已有 10年（2006—2015年），年度报告在推进和保障全国水利信息化科学持续发展方面，发挥了独特的作用。

由于信息化发展状况分析评估的理论体系与操作技术远不成熟，加之信息技术变化很快，水利事业发展迅速，致使水利信息化年度发展状况调查分析的思路、方法、指标等在各年度间有一定的侧重与调整，但总体上保持了水利信息化综合体系[1]和5个管理分类[2-3]的基础架构，为进一步分析全国水利信息化的发展特点奠定了坚实的数据基础。

依据 2010年以来全国水利信息化发展状况调查的基础数据和实际情况，参照国际主流的信息化发展程度评估方法[4-6]，提出了一种以考查水利信息化发展程度主要指标的年度累积变率为主的分析方法，并应用此方法对2011—2015年度全国水利信息化发展状况进行简要分析。

1 指标选取与指数计算

1.1 指标选取的主要依据

实践表明，水利信息化顶层设计提出的水利信息化保障环境、信息系统运行环境、信息采集与工程监控、资源共享服务和综合业务应用等水利信息化 5个管理分类，全面系统地反映了水利信息化发展的各个方面。据此，按照《中国水利信息化评估研究与实践》一书建立的水利信息化评估指标体系基本结构和按水利信息化顶层设计的 5个管理分类构造的指标体系表[7]，并根据 2005—2015年度全国水利信息化发展调查表各级水利部门的填报情况，选择既能反映水利信息化发展单项状况，数据又相对完整的调查要素，作为评估指数计算的单个指标。在初步选定各单个指标的基础上，根据 2011—2015年度全国水利信息化发展的实际情况，结合2005—2015年编制全国水利信息化年度发展报告和发展状况分析的经验，并充分考虑本方法计算的指数反映的是水利信息化发展程度而不是信息化水平的特点，进一步参照《中国水利信息化评估研究与实践》提供的“规模大为优型”和“效率与发展型”等不同指标、不同权重及加权计算方法的计算实验结论，最终从初步选定的单个指标中确定了以下21个指标：

1）水利信息化保障环境方面。选择年度编制的水利信息化前期文档数、技术标准规范数、规章制度数，信息从业人数、系统专职运维人数，以及运维人数、经费，新建项目数、计划投资总数作为指标。

2）水利信息系统运行环境方面。选择联网计算机台数、服务器套数、人均计算机数量、内外网存储总量、信息系统等级保护整改率情况作为指标。

3）信息采集与工程监控方面。选择采集点、自动采集点和监控点的总数作为指标。

4）资源共享服务方面。 选择数据库个数与数据存储总量作为指标。

5）综合业务应用方面。选择有网站的单位数、行政审批网上办理比例和水利业务应用系统综合覆盖率作为指标。

1.2 指数的定义与计算方法

以需要分析的最小年份的前一年为基准年（指数定义为 0），计算分年度累积变率，对累积变率分层加权平均，得到各个方面发展状况的年度分项和综合指数。

1.2.1 单个指标指数 pi

单个指标指数计算公式为

式中：pi和 Xi（i = 1，2，…，N）分别对应所选取的第 i个单个指标指定年份的指数与指标数值，N 为单个指数的总个数；x0i为第 i个单个指标基准年指标数值 。

1.2.2 5个分项指标指数 pn

Pn的计算公式为

式中：n =（1，2，…，5）分别对应水利信息化保障环境、水利信息系统运行环境、信息采集与工程监控、资源共享服务和综合业务应用等 5个分项；Pn为第 n项的分项指数；pnj和 qnj（j = 1，2，…，Mn）为属于第 n个分项的第 j个单个指数和单个指数的计算加权权重（均权时取值为 1）；Mn（n = 1，2，…，5）为属于第 n 分项的单个指数个数。

1.2.3 综合指数 P

年度综合发展指数 P 的计算公式为

式中：Pj和 Qj（j = 1，2，…，5）为 5个分项指数及所对应的加权计算权重（均权时取值为 1）。

1.2.4 权重及加权

指数加权的权重和加权有多种确定方法，《中国水利信息化评估研究与实践》一书中，对专家咨询法、层次分析法、主成分分析法和熵值法确定权重，均权法、顶层和全部加权法等方式进行了综合对比实验，得到的结论是各类权重确定和加权方法做出的指数变化，在表征水利信息化发展状况方面，并无显著差异。事实上，根据水利信息化发展的实际，目前还难以科学合理地确定水利信息化各方面对整个信息化发展程度的贡献率。因此，为简化计算，便于应用，本分析采用均权（不加权）。

2 计算结果及简要分析

2.1 综合指数

按照选取的指标与计算方法，以 2010年为基准年（指数定义为 0），对全国 2011—2015年（“十二五”）期间的水利信息化发展状况进行计算分析，所有指标计算的基础数据，均选自 2010—2015年度中国水利信息化发展报告的基础数据[8-13]。

水利信息化发展现状综合指数是水利信息化保障环境等 5个分类指标的加权平均，综合反映了2011—2015 每年度全国水利信息化发展的总体轨迹，趋势图如图1所示。

图1 综合指数趋势图

分析图1 可以得到，综合指数的整体趋势与全国水利信息化发展的历程十分吻合，表明其在一定程度反映出全国水利信息化年度发展状况的特点。比如，从综合指数的年度变化中可以看出， 2013年之后全国水利信息化发展明显增速，这与国家水资源监控能力建设等多项全国性水利信息化重点工程全面实施的时间过程相符。

2.2 主要指数

水利信息化发展状况的 5项指数与顶层设计的水利信息化保障环境、水利信息系统运行环境、信息采集与工程监控、资源共享服务和综合业务应用等 5个管理分类一致。2011—2015年5项指标的年度变化过程如图2 和表1所示。

图2 5项指数年度变化过程图

表1 5项指数年度对比表

相对于图1，图2 对2011—2015年全国水利信息化发展状况的特点反映更为清晰。由于各项指数的基准年为 2010年，现列出 2010 与 2015年度全国水利信息化发展现状年度主要具体指标的对比情况如下：2015年度各类水利信息化前期文档数量较2010年度增加了 165%，标准规范增加了 720%，管理规章增加了 450%，信息系统运行维护总经费增长146.37%，从事信息化工作人员数增长61.61%，信息系统专职运行维护人数增长114.51%，年度新建项目数增长106.72%，新建项目总投资规模增长444.11%。联网计算机规模增长34.43%，联网服务器规模达增长85.12%，年度人均拥有计算机台数增长33.33%，内外网总存储容量增长16.75倍，国家重要信息系统平均整改率减少 24.85%。信息采集点总数增长156.64%，自动采集点总数增长339.10%，监控点总数增长12.06倍。数据库数量增长130.49%，存储的总数据量增长9.26倍。有网站的单位数增长1.95倍，全国能够在网上办理的行政许可项数占所有行政许可项数比例增长38.22%，水利业务应用系统综合覆盖率增长36.62%。

综合起来看，在此期间，全国水利信息化建设重点主要是以下2个方面：1）全力提高信息采集与工程监控的能力，特别是从 2013年开始，水资源监控、中小河流治理和山洪预警等重点项目建设的信息采集与工程监控站点逐渐投入运行，在指数变化中反应明显。2）在水利部信息化工作领导小组办公室和各级水利部门的全力推动下，水利信息共享服务能力在 2013年后提高比较迅速。另一方面，通过 2005—2010年间的建设，水利综合业务应用已经相对完善，且反映新技术应用的指标未纳入调查统计范围，因此，在 2011—2015年期间，指数变化比较平缓，与实际情况也比较符合。

2.3 推广应用

由于2005年以来，国家水行政主管部门持续组织开展了全国省级及以上水利部门信息化发展状况的年度调查，而且总体上保持了以水利信息化综合体系和 5个管理分类为基础架构的调查指标体系，为应用提出的方法提供了切实可用的基础数据，因此，在全国省级以上水利（水务）部门应用本方法评估年度或多年序列的水利信息化发展状况是可行的。

为了考查本方法推广应用的可行性，对2011—2015年度共 40个全国省级以上水利部门的数据进行了分析，结果如下：

1）因为指数反映的主要是部门水利信息化发展年度增长的程度，不同发展区域（如中东西部）在建设规模等方面的差异对指数可比性的影响很小，纵向及横向可比性强。

2）根据全国水利信息化发展状况确定的 21项单个指数，在应用于各单位时，会出现个别单个指数缺少相应指标数据（如水利部机关无信息采集与监控站点），或指标数据不完整、不合理等问题。实际验算表明，由于采用了分层加权平均的综合算法，个别单个指数对分项和综合指数的影响并不明显。

3）如果应用本办法对多个单位或部门进行水利信息化发展状况分析比较，应选择相同的单个指数和加权计算权重。

4）根据 2015年度全国统计调查情况，在2015年以后的应用中，应在水利综合业务应用项增加或调整关于新技术应用的调查指标项及设定相应的单个指数，如移动、大数据分析等应用系统，以及基于云、物联网及智慧城市的应用系统，从而改善对水利综合业务应用项发展状况评估的敏感度。

3 结语

从综合与分项指数的变化情况看，采用基于主要指标年度变率分层加权的简要分析方法得到的结果，与实际情况的符合程度较高。其中综合指数、水利信息化保障环境、水利信息系统运行环境、信息采集与工程监控和资源共享服务 4个分项指数均出现较大幅度的增长。经分析，快速增长的主要原因是 2013—2015年间，全国的水利信息化在国家推动信息化政策的支持下，积极落实“加快推进水资源管理信息化、智能化进程，构建布局合理、动态监测、信息共享和科学决策的水利智能应用体系，强化水资源信息资源共享”等水利信息化发展要求与任务，全面实施各项重点工程，全力推进资源整合共享和信息深度开发利用，狠抓网络与信息安全。不难看出，应用综合和分项指数分析 2011—2015年度全国水利信息化发展状况，分析结论与实际状况是比较吻合的。

提出的水利信息化发展状况分析方法，比较简明，指标数据基于年度水利信息化发展调查，便于在省级及以下各级水利水务部门推广应用。因为以年度增长为主要考虑对象，消除了不同发展区域在建设规模等方面的差异，比较客观地反映了不同部门的信息化发展状况，纵向及横向可比性强。但由于只考虑了 2011—2015年度全国水利信息化发展的主要特点，因此，本方法在各地的实际应用中，可根据具体实际对指数类型和选取，加权权重和方法等作适当调整。

[1] 水利部信息化工作领导小组办公室. 全国水利信息化规划（“金水工程”规划）[R]. 北京：水利部信息化工作领导小组办公室，2003.

[2] 水利部信息化工作领导小组办公室. 水利信息化顶层设计[R]. 北京：水利部信息化工作领导小组办公室，2010.

[3] 艾萍，吴礼福，陈子丹. 水利信息化顶层设计的基本思路与核心内容分析[J]. 水利信息化，2010 (2): 9-12.

[4] 艾萍. 水信息工程引论[M]. 武汉：长江出版社，2010.

[5] 艾萍，方彦舒，吴军斓，等. 一种水利信息化发展程度评估指标体系的探讨[J]. 水利信息化，2012 (5): 16-19.

[6] 艾萍，王沙沙，牟萍. 水信息学与水利信息化的协同发展模式分析[J]. 水利信息化，2012 (5): 1-3.

[7] 艾萍. 中国水利信息化评估研究与实践[M]. 武汉：长江出版社，2011.

[8] 水利部信息化工作领导小组办公室. 2010年度中国水利信息化发展报告[M]. 北京：中国水利水电出版社，2011.

[9] 水利部信息化工作领导小组办公室. 2011年度中国水利信息化发展报告[M]. 北京：中国水利水电出版社，2012.

[10] 水利部信息化工作领导小组办公室. 2012年度中国水利信息化发展报告[M]. 北京：中国水利水电出版社，2013.

[11] 水利部信息化工作领导小组办公室. 2013年度中国水利信息化发展报告[M]. 北京：中国水利水电出版社，2014.

[12] 水利部信息化工作领导小组办公室. 2014年度中国水利信息化发展报告[M]. 北京：中国水利水电出版社，2015.

[13] 水利部网络安全与信息化领导小组办公室. 2015年度中国水利信息化发展报告[M]. 北京：中国水利水电出版社，2016.

An Analysis Method for Development Status of National Water Resources Informatization

AI Ping1,2, YUAN Dingbo1, BIAN Shizhe1, MA Mengmeng1, LIAO Hengli1, CHEN Binbin2
(1. College of Hydrology and Water Resources, Hohai University, Nanjing 210098, China；2. College of Computer and Information, Hohai University, Nanjing 211100, China)

The development evaluation is an important task to promote the process of water resources informatization. Due to the fact that it is so many factors for the development of water resources informatization, the evaluation is quite complex and with a low confidence. So, the study proposes an analysis method based on annual variable rate stratification weight of main index according to the development of water resources informatization, and applies to the analysis of the development of national water resources informatization during the periods of 2011—2015. The result shows that, the method has the characteristics of simple operation, strong characterization and easy to popularize.

water resources informatization； development status； annual variable rate stratification weighting； brief analysis

P313.5

A

1674-9405(2016)06-0006-04

10.19364/j.1674-9405.2016.06.002

2016-10-18

国家社会科学基金重大项目（2012&ZD214）；国家自然科学基金重点国际（地区）合作研究项目（51420105014）；江苏省普通高校研究生科研创新计划项目（CXZZ13_0261）；中央高校基本科研业务费专项资金资助（2015B31514）

艾 萍（1961-），男，云南昭通人，教授，博导。主要从事计算机科学与技术、水信息学、水利信息化和水文学及水资源研究与教学。