李廣義

（山東黃河信息中心）

摘要：信息技術(shù)的飛速發(fā)展與推廣應(yīng)用為我國(guó)水利現(xiàn)代化進(jìn)程注入了催化劑，提高了水利行業(yè)的技術(shù)水平，推動(dòng)了水利事業(yè)的發(fā)展，縮短了我國(guó)與世界發(fā)達(dá)國(guó)家在水利信息化方面的差距，發(fā)展?jié)摿薮?，?yīng)用前景廣闊。

關(guān)鍵詞：黃河；水資源利用；智慧水利；研究

1概述

到了21世紀(jì)，社會(huì)發(fā)展進(jìn)入了信息化時(shí)代，處于信息化技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)期，人們工作生活無時(shí)無刻不處在信息化的氛圍中，離開信息化的環(huán)境是難以想象的。同時(shí)，我國(guó)是世界上人均水資源量較少、洪水災(zāi)害發(fā)生較為頻繁的國(guó)家之一，隨著現(xiàn)代社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)面臨水旱災(zāi)害、水環(huán)境惡化、水資源短缺、生態(tài)環(huán)境退化、水管理相對(duì)落后的形勢(shì)日益嚴(yán)峻，迫切需要科學(xué)的治水思路、方法和技術(shù)，現(xiàn)代高新技術(shù)的飛速發(fā)展和新理論、新方法的不斷涌現(xiàn)為提高治水技術(shù)和科學(xué)管理水平提供了條件。因此，信息現(xiàn)代化，行業(yè)數(shù)字化，水利信息化，是水利事業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。信息技術(shù)日新月異，以超出常人想象的速度飛速發(fā)展，為水利工作提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。從廣義的信息技術(shù)來說，主要包括：地理信息系統(tǒng)（GIS）、數(shù)據(jù)庫(kù)（DB）、遙感（RS）、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、網(wǎng)絡(luò)（Web）等軟件技術(shù)；筆記本電腦、臺(tái)式機(jī)、服務(wù)器、圖形工作站等硬件技術(shù)；光纜、交換機(jī)、GPS等通訊技術(shù)；傳感器信息采集技術(shù)；水情預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)；水情模擬分析等仿真計(jì)算技術(shù)等。

2水利信息化技術(shù)應(yīng)用前景

社會(huì)在發(fā)展，科技在進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)在增長(zhǎng)，投資在加大，在水利信息化建設(shè)過程中雖存在這樣或那樣的問題和不足，但信息化建設(shè)仍然發(fā)展迅速，取得了驚人的階段性成就，而且隨著信息化建設(shè)進(jìn)程和國(guó)家投資力度的不斷加大，水利信息化技術(shù)的應(yīng)用前景更加美好。

2.1社會(huì)發(fā)展對(duì)信息技術(shù)的應(yīng)用提出更高要求

社會(huì)的發(fā)展是一個(gè)變加速的進(jìn)程，安全保障日益得到重視，在建設(shè)和諧社會(huì)和以人為本的社會(huì)理念指導(dǎo)下，保護(hù)生命安全和環(huán)境安全的要求放到治水工作的首要位置。水利信息化建設(shè)對(duì)防災(zāi)減災(zāi)、環(huán)境保護(hù)、水資源管理、工程管理，進(jìn)一步提高我國(guó)科學(xué)治水水平，建立人與水和諧的社會(huì)與環(huán)境，發(fā)揮著十分重要的作用。加快水利信息化技術(shù)的推廣與應(yīng)用，推進(jìn)水利信息化建設(shè)是社會(huì)發(fā)展的必然需求。

2.2信息技術(shù)進(jìn)步為水利信息化建設(shè)創(chuàng)造條件

DB、GIS、Web、RS、GPS等信息技術(shù)的飛速發(fā)展和進(jìn)步，為基于信息技術(shù)發(fā)展的水利信息化建設(shè)和完善提供了技術(shù)保障。國(guó)家防汛抗旱指揮系統(tǒng)建設(shè)是前沿信息技術(shù)在防汛抗旱領(lǐng)域的應(yīng)用，先進(jìn)成熟的信息技術(shù)成果為防汛抗旱、水資源管理、環(huán)境與生態(tài)建設(shè)等水利行業(yè)的信息監(jiān)測(cè)、傳輸、存儲(chǔ)、查詢、檢索、分析與展示提供了技術(shù)條件，使水利信息化推動(dòng)水利現(xiàn)代化成為可能。

2.3專業(yè)模型技術(shù)改進(jìn)為信息技術(shù)應(yīng)用提供技術(shù)支持

水利信息化建設(shè)的主要內(nèi)容之一是決策支持系統(tǒng)建設(shè)，而決策支持系統(tǒng)建設(shè)的重要依據(jù)是水情、旱情、災(zāi)情等信息的分析成果，這些分析成果主要來源于氣象預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、洪水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、洪水演進(jìn)分析模型系統(tǒng)、洪水調(diào)度模型系統(tǒng)、潰壩分析、旱情分析、水資源管理、水質(zhì)、環(huán)境評(píng)估等專業(yè)模型系統(tǒng)。近年來，有關(guān)專業(yè)模型技術(shù)得到了逐步改進(jìn)和完善并隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為復(fù)雜的模擬分析計(jì)算提供了條件。專業(yè)模型技術(shù)的發(fā)展為決策支持系統(tǒng)建設(shè)的實(shí)用性提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，是水利信息化建設(shè)與發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)后盾。

3技術(shù)研究與智慧水資源

3.1衛(wèi)星定位系統(tǒng)技術(shù)

應(yīng)用衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）應(yīng)用是隨著GIS、Web和RS等信息技術(shù)的應(yīng)用而發(fā)展起來的。防洪決策、搶險(xiǎn)救災(zāi)，都需要了解險(xiǎn)情、災(zāi)情發(fā)生的準(zhǔn)確位置，雖然擁有了地理信息系統(tǒng)平臺(tái)和衛(wèi)星遙感影像，但是災(zāi)情的位置仍然難以確定，“5.12”抗震救災(zāi)行動(dòng)中就出現(xiàn)過類似的窘境，因此利用GPS技術(shù)將災(zāi)情發(fā)生的位置和GIS平臺(tái)及RS影像有效連接起來，實(shí)現(xiàn)災(zāi)區(qū)和災(zāi)情的準(zhǔn)確定位意義重大。另一方面，利用GPS和通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合，將險(xiǎn)情和災(zāi)情信息及時(shí)傳達(dá)或通知到相關(guān)負(fù)責(zé)人，大大提高搶險(xiǎn)救災(zāi)效率，有關(guān)應(yīng)用在浙江、福建、廣東等地區(qū)十分普遍。在水利信息化建設(shè)中GPS對(duì)河流、工程等有關(guān)信息的定位與管理發(fā)揮了重要作用。由于衛(wèi)星定位系統(tǒng)通訊容量有限，對(duì)于數(shù)據(jù)量較大的水情和災(zāi)情信息傳輸速度較慢，普及應(yīng)用受到一定限制。

3.2遙感技術(shù)

應(yīng)用隨著遙感技術(shù)（RS）的發(fā)展，影像識(shí)別精度的提高、數(shù)據(jù)處理能力的增強(qiáng)、影像獲取成本的降低，遙感技術(shù)在水利信息化建設(shè)中的作用日趨重要。遙感影像的來源渠道較多，有美國(guó)、日本、法國(guó)、印度等國(guó)外的遙感影像產(chǎn)品，也有我國(guó)自己的遙感影像產(chǎn)品或者航片，遙感技術(shù)的應(yīng)用主要是通過接收或購(gòu)置遙感影像數(shù)據(jù)，確定洪、旱災(zāi)害的位置、識(shí)別洪水淹沒情況和受災(zāi)情況、分析旱災(zāi)影響范圍和受災(zāi)面積、評(píng)估可能受到的災(zāi)情影響，以及根據(jù)遙感影像分析河流水質(zhì)變化和水土保持狀況，為防汛指揮、救災(zāi)活動(dòng)、環(huán)境保護(hù)、生態(tài)建設(shè)提供信息支持。近年來，由于7大流域和部分省市已經(jīng)建成一定精度的三維空間地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)，將遙感影像成果與三維平臺(tái)相結(jié)合，不僅直觀展示水利信息，還可以進(jìn)一步分析可能的發(fā)展趨勢(shì)，為水利建設(shè)與管理提供高水平的信息支持。

3.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成逼真的三維虛擬環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最重要的特點(diǎn)就是“逼真感”與“交互性”。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以創(chuàng)造形形色色的人造現(xiàn)實(shí)環(huán)境，其形象逼真，令人有身臨其境的感覺，并且與虛擬的環(huán)境可進(jìn)行交互作用[1]。現(xiàn)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在水利信息化建設(shè)中的應(yīng)用日漸廣泛。（1）構(gòu)建防洪工程的三維虛擬模型，如大壩、堤防、水閘等三維虛擬模型，實(shí)現(xiàn)了防洪工程三維空間示景；（2）洪水流動(dòng)和淹沒的三維動(dòng)態(tài)模擬，實(shí)現(xiàn)了三維空間場(chǎng)景中的洪水演進(jìn)動(dòng)畫過程，三維場(chǎng)景中洪水淹沒情況的虛擬展示；（3）防洪工程規(guī)劃中樞紐布置三維虛擬模型，包括大壩、泄洪洞、發(fā)電廠、變電站等，為工程規(guī)劃提供直觀三維視覺效果場(chǎng)景；（4）云層和降雨效果渲染三維虛擬模型，模擬云層流動(dòng)、降雨過程等動(dòng)態(tài)效果；等等。由于虛擬建模過程工作量較大，占用計(jì)算機(jī)空間較大，三維虛擬模型與地理信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的耦合運(yùn)用還不夠完善，有關(guān)應(yīng)用還處在局部范圍，現(xiàn)階段沒有大規(guī)模推廣應(yīng)用。近10多年來，國(guó)家投入防汛抗旱指揮系統(tǒng)建設(shè)的資金與10年前相比增加了數(shù)10倍，而且更加重視水資源利用和生態(tài)環(huán)境等領(lǐng)域的信息化建設(shè)。隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展和人民生活水平的逐步提高，信息系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)費(fèi)投入會(huì)持續(xù)增加，水利信息化技術(shù)應(yīng)用會(huì)更加廣泛。本文重點(diǎn)介紹了GIS、DB、Web、RS、VR、GPS等信息技術(shù)在我國(guó)水利信息化建設(shè)中的應(yīng)用情況及其存在不足，論述了水利信息化技術(shù)的發(fā)展條件和應(yīng)用前景。此外，三維建模、多媒體、圖形處理、動(dòng)畫、幻燈片制作等計(jì)算機(jī)技術(shù)在水利信息化進(jìn)程中也發(fā)揮了重要作用。

總之，水是社會(huì)生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，是社會(huì)必不可少的重要資源，能為人類創(chuàng)造優(yōu)美的生存環(huán)境，水環(huán)境是各類水生物賴以生存的場(chǎng)所，同時(shí)水在特定條件下又可能轉(zhuǎn)化為災(zāi)害，成為社會(huì)發(fā)展的約束，甚至?xí)?yán)重威脅人類的生存。因此，社會(huì)的發(fā)展史就是依賴和利用水資源并與水災(zāi)害不斷斗爭(zhēng)的歷史，也是長(zhǎng)期以來從事江河治理和水利建設(shè)取得輝煌成就的歷史。黃河水資源利用與智慧水利研究很有必要。

參考文獻(xiàn)：

[1]水利信息化及工程管理信息系統(tǒng)應(yīng)用的探討，中 論文下載中心.

[2]張建云.水利信息化的發(fā)展思路和建設(shè)任務(wù)[J].中國(guó)水利，2000，（9）.