李 婷，鄭垂勇，2

(1．河海大學(xué)商學(xué)院，江蘇南京 210098;2．江蘇省水資源與可持續(xù)發(fā)展研究中心，南京 210098)

1 引言

水與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)方面密切相關(guān)，水信息對(duì)于水利其他行業(yè)部門的發(fā)展有著重要的作用，水利信息化可以大大豐富水利信息的來(lái)源和種類，對(duì)建設(shè)現(xiàn)代化水利、節(jié)水型社會(huì)有著重要意義。2000年以來(lái)，水利部門對(duì)治水理念進(jìn)行了一系列思考和理論總結(jié)［1］，提出了可持續(xù)發(fā)展水利這一全新理念。先進(jìn)的治水理念必須要有先進(jìn)的技術(shù)體系作為支撐切入點(diǎn)。近年來(lái)信息技術(shù)的快速發(fā)展為實(shí)現(xiàn)水利信息化提供了技術(shù)上的可能。

我國(guó)水利信息化起步于“七五”期間，是隨著我國(guó)工業(yè)化建設(shè)展開進(jìn)行的［2］。然而，我國(guó)工業(yè)化起步較晚，工業(yè)化水平總體較低，這導(dǎo)致我國(guó)水利信息化的基礎(chǔ)比較薄弱。但是2002年“金水工程”的開展以及2011年中央一號(hào)文件對(duì)“金水工程”的進(jìn)一步推動(dòng)，我國(guó)水利信息化建設(shè)取得了較大的進(jìn)展?，F(xiàn)代水利信息化建設(shè)經(jīng)歷了從無(wú)到有、從局部到整體的發(fā)展過(guò)程，受環(huán)境、資金、人才、技術(shù)等因素的影響，我國(guó)水利信息化還存在許多問(wèn)題，如信息化渠道不暢、信息化建設(shè)滯后于水利建設(shè)、水利基礎(chǔ)信息資源難以統(tǒng)一優(yōu)化配置、水利業(yè)務(wù)應(yīng)用開發(fā)不足等。如何針對(duì)現(xiàn)存的制約因素解決這些存在的問(wèn)題，是當(dāng)前我國(guó)水利信息化進(jìn)程中的亟須工作。該文通過(guò)相關(guān)文獻(xiàn)查閱和專家訪談的形式，總結(jié)出當(dāng)前我國(guó)水利信息化的影響因素，并運(yùn)用一種新型的現(xiàn)代系統(tǒng)工程分析方法——解釋結(jié)構(gòu)模型對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的影響因素的層級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整理，找出影響我國(guó)水利信息化的直接影響因素和深層影響因素，對(duì)于我國(guó)有所側(cè)重地制定相應(yīng)的措施促進(jìn)水利信息化、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化水利有著重要的意義。

2 水利信息化概述

水利信息化，就是水利行業(yè)應(yīng)用計(jì)算機(jī)等信息技術(shù)以提升水事活動(dòng)處理效率和效能的過(guò)程。更準(zhǔn)確地說(shuō)，水利信息化就是充分利用當(dāng)代信息技術(shù)，開發(fā)和利用水利信息資源，包括對(duì)水利信息進(jìn)行采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理和服務(wù)，從而全面提升水利事業(yè)活動(dòng)效率和效能的歷史過(guò)程［3］。水利信息化是與水利行業(yè)信息技術(shù)的運(yùn)用發(fā)展緊密聯(lián)系的。2000年后，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開始迅速推廣和普及，信息技術(shù)加速向水利行業(yè)滲透，水利行業(yè)信息采集、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、處理和可視化表達(dá)開始全面采用一系列計(jì)算機(jī)、通信、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，水利行業(yè)的信息技術(shù)應(yīng)用進(jìn)入一個(gè)全新的數(shù)字化階段。

水利信息化是水利行業(yè)與信息技術(shù)的結(jié)合體，立足于為可持續(xù)發(fā)展水利提供先進(jìn)的技術(shù)支持，為水利行業(yè)的技術(shù)升級(jí)提供完整的解決方案，涉及的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)及其廣泛，內(nèi)涵十分豐富。其中通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是水利信息化的關(guān)鍵技術(shù)支撐。主要包括遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)，通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，數(shù)字模擬技術(shù)，軟件開發(fā)與系統(tǒng)集成技術(shù)以及3S技術(shù)等。根據(jù)水利行業(yè)的應(yīng)用需求，水利信息化過(guò)程中會(huì)建立各種功能不同的應(yīng)用系統(tǒng)，這些系統(tǒng)有著一個(gè)基本統(tǒng)一的邏輯結(jié)構(gòu)［4］(圖1)，其中信息管理系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，運(yùn)行支持平臺(tái)是系統(tǒng)運(yùn)行的保障，信息采集系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

圖1 應(yīng)用系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

3 ISM模型簡(jiǎn)介

解釋結(jié)構(gòu)模型 (interpretive structural model，簡(jiǎn)稱ISM)［5］，是1973年由美國(guó)沃菲爾德教授開發(fā)的一種現(xiàn)代系統(tǒng)工程分析方法。這種方法旨在將復(fù)雜的系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)要素，在計(jì)算機(jī)的幫助下利用人們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，最終構(gòu)成一個(gè)多級(jí)遞階的結(jié)構(gòu)模型。通過(guò)有向圖和關(guān)聯(lián)矩陣的運(yùn)用，可以把模糊不清的思想、看法轉(zhuǎn)化為直觀的、具有良好結(jié)構(gòu)關(guān)系的模型。其目的是明確系統(tǒng)內(nèi)各組成要素之間的相互關(guān)系，了解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，揭示系統(tǒng)的幾何學(xué)或拓?fù)鋵W(xué)的定性結(jié)構(gòu)。

水利信息化是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。系統(tǒng)中的影響因素及因素之間的相互關(guān)系是無(wú)法通過(guò)明確的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行定量分析的，既不像糧食產(chǎn)量可以通過(guò)直接統(tǒng)計(jì)得到數(shù)據(jù)而進(jìn)行分析［6］，也不像分析土地流轉(zhuǎn)影響因素中可以借助調(diào)研數(shù)據(jù)間接得到分析值［7］?？傮w看來(lái)水利信息化系統(tǒng)中各影響因素直觀上只是模糊不清的思想概念。該文中運(yùn)用的SIM模型以定性分析為主，屬于概念模型，其優(yōu)點(diǎn)就是它可以不需要明確的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)支撐，集中表示系統(tǒng)相互間如何關(guān)聯(lián)，而不表示量的關(guān)系，具有很強(qiáng)的解釋功能。特別適用于變量眾多、關(guān)系復(fù)雜而結(jié)構(gòu)不清晰的系統(tǒng)分析中。該文將ISM方法用于水利信息化影響因素分析中，就是為了理清各因素在整個(gè)水利信息化系統(tǒng)中的關(guān)系，是一種行之有效的結(jié)構(gòu)目標(biāo)分析方法。

ISM的建模程序如下［8］:①設(shè)定關(guān)鍵問(wèn)題;②選擇構(gòu)成系統(tǒng)的影響關(guān)鍵問(wèn)題的因素;③列舉各因素的相關(guān)性;④根據(jù)各要素的相關(guān)性，建立鄰接矩陣和可達(dá)矩陣;⑤對(duì)可達(dá)矩陣分解后，建立結(jié)構(gòu)模型;⑥根據(jù)結(jié)構(gòu)模型建立解釋結(jié)構(gòu)模型。

4 水利信息化的ISM模型的建立與實(shí)施

4.1 確定水利信息化的影響因素

水利信息化是一個(gè)關(guān)系復(fù)雜、涉及面廣的龐大系統(tǒng)，受眾多因素的影響，且因素之間存在著相互影響的復(fù)雜關(guān)系。

首先，2012年水利部印發(fā)的《全國(guó)水利信息化發(fā)展“十二五”規(guī)劃》(水規(guī)計(jì) ［2012］190號(hào))是“十二五”期間全國(guó)水利信息化發(fā)展的階段性、綱領(lǐng)性文件和行動(dòng)指南。該規(guī)劃根據(jù)水利信息化“十一五”發(fā)展實(shí)際和“十二五”發(fā)展目標(biāo)，按照頂層設(shè)計(jì)的基本思路和核心內(nèi)容，提出了由水利信息基礎(chǔ)設(shè)施、業(yè)務(wù)應(yīng)用和信息化保障環(huán)境共同組成的“十二五”全國(guó)水利信息化建設(shè)總體框架［9-11］。

其次，當(dāng)前我國(guó)水利信息化建設(shè)現(xiàn)狀中，在取得一定成就的同時(shí)，還存在著水利信息化認(rèn)識(shí)不足、信息化標(biāo)準(zhǔn)體系不完善、水利化人才缺乏、地區(qū)水利信息化發(fā)展不平衡、水利信息化建設(shè)管理模式僵硬等問(wèn)題［12-13］。

綜合考慮水利信息化頂層設(shè)計(jì)的基本思路與核心內(nèi)容、“十二五”水利信息化發(fā)展共建項(xiàng)目布局，結(jié)合當(dāng)前我國(guó)水利信息化建設(shè)的現(xiàn)狀，文章重點(diǎn)選取如下12個(gè)水利信息化的影響因素。

S1:水利信息化基礎(chǔ)設(shè)施;S2:建設(shè)和運(yùn)行管理機(jī)制;S3:水利信息化人才隊(duì)伍;S4:信息化思想認(rèn)識(shí);S5:水利信息化資源整合與共享程度;S6:信息化安全保障體系;S7:水利主管部門的重視與支持;S8:投入情況;S9:政府政策;S10:信息化技術(shù);S11:水利信息化標(biāo)準(zhǔn)化體系;S12:水利信息化法律環(huán)境。

以上12個(gè)水利信息化影響因素中從水利信息化內(nèi)部和外部?jī)煞矫鎭?lái)區(qū)分，對(duì)水利信息化具有不同的影響途徑和影響效果，如此可得表1。

表1 水利信息化的影響因素

4.2 建立水利信息化影響因素的鄰接矩陣和可達(dá)矩陣

水利信息化作為一個(gè)系統(tǒng)，它包含Si(i=1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12)等12個(gè)基本元素，這12個(gè)因素之間的邏輯聯(lián)系可以用表1來(lái)表示，對(duì)因素之間的聯(lián)系有這樣的定義，即矩陣元素aij為邏輯關(guān)系“1”表示Si對(duì)Sj有影響，aij為邏輯關(guān)系“0”表示Si對(duì)Sj沒(méi)有影響。例如，水利信息化基礎(chǔ)設(shè)施(S1)是信息化安全保障體系 (S5)的建立與完善的基礎(chǔ)，對(duì)其是有影響的，所以表格元素a15為1;而水利信息化基礎(chǔ)設(shè)施 (S1)對(duì)政府政策 (S9)是沒(méi)有影響的，所以a19為0。以此類推，根據(jù)水利信息化領(lǐng)域?qū)＜业膶?shí)際經(jīng)驗(yàn)得到水利信息化及其影響因素之間的關(guān)系，如表2所示。

表2 因素之間的聯(lián)系

由表2可以建立鄰接矩陣A，如式 (1)所示。鄰接矩陣描述了各因素兩兩之間的邏輯關(guān)系。

可達(dá)矩陣M是用矩陣形式來(lái)描述有向連接圖各節(jié)點(diǎn)之間經(jīng)過(guò)一定長(zhǎng)度的通路后可達(dá)到的程度，表示從一個(gè)要素到另一個(gè)要素是否存在連接的路徑。根據(jù)鄰接矩陣A，通過(guò)Matlab軟件 (程序代碼略)求得可達(dá)矩陣M，如式 (2)所示。

從可達(dá)矩陣M可以看出，S2與Si(i=2，3，4，7，8，9，10，11，12)都有連接路徑，而與S5和S6是沒(méi)有連接路徑的，以此類推可以推導(dǎo)出其他要素之間的連接路徑情況。

4.3 對(duì)可達(dá)矩陣進(jìn)行區(qū)域劃分

對(duì)可達(dá)矩陣進(jìn)行區(qū)域劃分是為了理清各因素對(duì)水利信息化的影響程度。根據(jù)矩陣M，給出定義:

(1)可達(dá)集合R(Si):可達(dá)矩陣M中要素Si對(duì)應(yīng)的行中，包含有1的矩陣元素所對(duì)應(yīng)的列要素的集合，代表Si到達(dá)的要素。

(2)先行集合Q(Si):可達(dá)矩陣M中要素Si對(duì)應(yīng)的列中，包含有1的矩陣元素所對(duì)應(yīng)的行要素的集合，代表Si到達(dá)的要素。

根據(jù)上述定義，可得到水利信息化影響因素的可達(dá)集合R(Si)、先行集合Q(Si)和交集P(Si)，如表3所示。

表3 可達(dá)集合R(Si)、先行集合Q(Si)和交集P(Si)

若P(Si)=R(Si)∩Q(Si)，則P(Si)為最高級(jí)要素集。得到最高級(jí)要素后，劃去可達(dá)矩陣中的最高級(jí)要素，可得到次高級(jí)要素，以此類推，可得到可達(dá)矩陣的不同區(qū)域劃分。按照此規(guī)則，分別劃去 (S1，S5，S6)、 (S2)、 (S3，S4，S8)、(S7，S10，S11)和 (S9)，最后剩余S12。通過(guò)上述分析，水利信息化的影響因素可以劃分為六個(gè)層級(jí)，分別是第一級(jí) (S1，S5，S6)，第二層 (S2)，第三 層 (S3，S4，S8)，第 四層 (S7，S10，S11)，第五層 (S9)，第六層 (S12)。

圖2 水利信息化影響因素的解釋結(jié)構(gòu)模型

4.4 建立解釋結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)對(duì)可達(dá)矩陣的級(jí)間劃分，建立解釋結(jié)構(gòu)模型，見(jiàn)圖2。

水利信息化影響因素及其之間的關(guān)系是一個(gè)具有6級(jí)的多級(jí)遞階結(jié)構(gòu)。第一層是影響水利信息化建設(shè)進(jìn)程的基本要素，包括水利信息化基礎(chǔ)設(shè)施、水利信息化資源整合與共享程度、信息化安全保障體系;第二層是建設(shè)和運(yùn)行管理機(jī)制;第三層包括水利信息化人才隊(duì)伍、信息化思想認(rèn)識(shí)和投入情況;第四層有水利主管部門的重視與支持、信息化技術(shù)以及水利信息化標(biāo)準(zhǔn)化體系;第五層和第六層分別為政府政策和水利信息化法律環(huán)境。

5 水利信息化影響因素的ISM模型相關(guān)性分析

從水利信息化影響因素的解釋結(jié)構(gòu)模型可以看出，水利信息化的影響因素構(gòu)成的具有6級(jí)階梯結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中，6個(gè)階層的因素對(duì)水利信息化建設(shè)與進(jìn)程的影響是層層遞進(jìn)，逐層深入的。從第一層的表層基本因素，途徑第二、三、四層的中間層動(dòng)力因素和相關(guān)層動(dòng)力因素，直至最深層的導(dǎo)向?qū)觿?dòng)力因素，水利信息化影響因素共同演進(jìn)，交互推動(dòng)水利信息化持續(xù)發(fā)展。

(1)表層基本因素。水利信息化基礎(chǔ)設(shè)施、水利信息化資源整合與共享程度以及信息化安全保障體系是水利信息化發(fā)展的表層基本因素，是構(gòu)成水利信息化建設(shè)的基礎(chǔ)。水利信息化基礎(chǔ)設(shè)施是水利信息化建設(shè)的基石，起基礎(chǔ)性作用;水利信息化資源整合與共享是水利信息化建設(shè)范圍普及擴(kuò)大的內(nèi)在動(dòng)力;信息化安全保障體系是水利信息化順利進(jìn)行的有力保障基礎(chǔ)。同時(shí)，水利信息化基礎(chǔ)設(shè)施又是實(shí)現(xiàn)水利信息化資源整合與共享以及安全保障體系建立的基礎(chǔ)。水利信息化資源的整合與共享使得基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)更加合理有效，減少重復(fù)建設(shè)的浪費(fèi)，保證信息化安全保障體系的統(tǒng)一覆蓋和協(xié)同發(fā)展。信息化安全保障體系為實(shí)現(xiàn)信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及信息化資源整合與共享提供安全保障。

(2)中間層動(dòng)力因素。首先，建設(shè)和運(yùn)行管理機(jī)制是水利信息化工程的有力保證，水利信息化工程作為一項(xiàng)規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、涉及面廣、科技含量高的系統(tǒng)工程，建設(shè)管理和運(yùn)行管理應(yīng)確保相互銜接，實(shí)踐中的“重工程建設(shè)、輕運(yùn)行管理”的做法應(yīng)當(dāng)摒棄，建立符合水資源可持續(xù)利用內(nèi)在要求的高校合理的建設(shè)與運(yùn)行管理并重的管理新體制，掃除中國(guó)水利現(xiàn)代化體制上的障礙。其次，水利信息化人才隊(duì)伍、信息化思想認(rèn)識(shí)以及投入情況是在人才、觀念和資金三個(gè)方面保障水利信息化的順利進(jìn)行。建立一支高素質(zhì)復(fù)合型專業(yè)人才隊(duì)伍是水利現(xiàn)代化的關(guān)鍵性問(wèn)題。水利的現(xiàn)代化首先是觀念的現(xiàn)代化。以信息化武裝水利事業(yè)、走可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代化水利之路的治水觀念必須大力宣傳和普及。這些科學(xué)的信息化水利觀念深入人心，就能為中國(guó)水利信息化掃清思想上的障礙。水利投入作為國(guó)家重要的積極財(cái)政政策手段，“十二五”水利投資年均增速20%以上，水利投資從“十一五”的7 000億元增加至“十二五”的1．8萬(wàn)億元［14］，這為水利事業(yè)的發(fā)展宏觀上創(chuàng)造良好的發(fā)展機(jī)遇。將這些水利投資如何分配到水利信息化建設(shè)中是水利信息化發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。

(3)相關(guān)層動(dòng)力因素。一方面，水利主管部門的重視與支持有利于水利主管部門加大對(duì)水利信息化建設(shè)的人才選拔與培訓(xùn)以及建設(shè)資金的投入。另一方面，水利的發(fā)展離不開相關(guān)行業(yè)的信息支持，當(dāng)今信息技術(shù)飛速發(fā)展，對(duì)水利信息的采集、處理、共享方式都發(fā)生了翻天覆地的變化，水利信息化必須要有先進(jìn)的技術(shù)體系作為支撐切入點(diǎn)。另外，水利信息化標(biāo)準(zhǔn)化體系是保證信息資源在采集、交換、處理、傳輸?shù)冗^(guò)程中的有統(tǒng)一的規(guī)范，最大限度實(shí)現(xiàn)水利信息化資源的整合與共享，減少重復(fù)建設(shè)與資源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)水利信息系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展。

(4)導(dǎo)向?qū)佑绊懸蛩?。政府政策和水利信息化法律環(huán)境是水利信息化的導(dǎo)向?qū)佑绊懸蛩?，在水利信息化發(fā)展過(guò)程中起著引導(dǎo)大方向的重要作用。其中政府制定相關(guān)政策是建立在整個(gè)國(guó)家尤其是水利信息化法律環(huán)境的宏觀基礎(chǔ)上的。由于水利是社會(huì)公益性事業(yè)，在實(shí)現(xiàn)水利信息化的過(guò)程中，政府起到了主導(dǎo)作用，水利信息化主要是政府行為，所以，水利信息化也是政府信息化的一部分。［15］在建設(shè)水利信息化的過(guò)程中，需要政府全面規(guī)劃，制定相應(yīng)的促進(jìn)水利現(xiàn)代化的政策，營(yíng)造良好的宏觀發(fā)展環(huán)境。事實(shí)上近年來(lái)政府的“金水工程”計(jì)劃對(duì)水利信息化進(jìn)程具有重要的支持和推動(dòng)作用。另一方面，通過(guò)制定一系列相關(guān)法律法規(guī)，確保信息化工作有法可依。

從結(jié)構(gòu)模型中還能看出，在各級(jí)影響因素中，平級(jí)之間或跨級(jí)之間的兩兩元素之間也存在著相互作用的關(guān)系。因此，在水利信息化發(fā)展過(guò)程中要求合理把握并有效平衡各影響因素之間的作用關(guān)系。

6 結(jié)論

ISM方法以因素間的邏輯關(guān)系為前提建立的定性的水利信息化影響因素結(jié)構(gòu)模型，將水利信息化各個(gè)影響因素系統(tǒng)統(tǒng)一分析，清晰了解各因素間的邏輯關(guān)系，并得以找出影響水利信息化的根本原因。其結(jié)果表明，我國(guó)水利信息化建設(shè)過(guò)程中，政府要發(fā)揮帶頭引導(dǎo)的積極作用，營(yíng)造良好的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境，并將水利投入作為國(guó)家重要的積極財(cái)政政策實(shí)施手段是當(dāng)前政府需要作出的努力，政府制定完善的法律法規(guī)體系和合理的全面發(fā)展總規(guī)劃是水利信息化發(fā)展的最關(guān)鍵因素。只有在這樣的大環(huán)境下，水利行業(yè)及社會(huì)各方才會(huì)在觀念、設(shè)施、人才等方面逐步朝水利信息化的大方向有序發(fā)展，也只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)真正的水利信息化，走向可持續(xù)的現(xiàn)代化水利發(fā)展道路。

該文引用ISM方法給出了一種分析水利信息化發(fā)展的一種方法，將無(wú)法用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)測(cè)算的模糊化概念問(wèn)題轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)清晰、層次分明的概念模型，對(duì)分析和發(fā)展水利信息化有一定的參考意義。但由于ISM方法的運(yùn)用是建立在文獻(xiàn)查閱和專家訪談的基礎(chǔ)上的，存在一定的局限性和主觀性，這也是以后研究中需要改進(jìn)的地方。

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［12］ 邱小賓．我國(guó)水利信息化現(xiàn)狀問(wèn)題及對(duì)策．河南科技，2014，07

［13］ 黃毅．淺析水利信息化建設(shè)．科技傳播，2011，10:103

［14］ 水利投資盤子大、商機(jī)多 鼓勵(lì)社會(huì)資金進(jìn)入．中國(guó)招標(biāo)，2012，47:3～4

［15］ 國(guó)家信息化領(lǐng)導(dǎo)小組．關(guān)于我國(guó)電子政務(wù)建設(shè)指導(dǎo)意見(jiàn)．中國(guó)信息導(dǎo)報(bào)，2003，04:14～16