《黃河水資源利用與智慧水利研究》

李廣義

（山東黃河信息中心）

摘要：信息技術的飛速發展與推廣應用為我國水利現代化進程注入了催化劑，提高了水利行業的技術水平，推動了水利事業的發展，縮短了我國與世界發達國家在水利信息化方面的差距，發展潛力巨大，應用前景廣闊。

關鍵詞：黃河；水資源利用；智慧水利；研究

1概述

到了21世紀，社會發展進入了信息化時代，處于信息化技術飛速發展的時期，人們工作生活無時無刻不處在信息化的氛圍中，離開信息化的環境是難以想象的。同時，我國是世界上人均水資源量較少、洪水災害發生較為頻繁的國家之一，隨著現代社會和經濟的發展，我國面臨水旱災害、水環境惡化、水資源短缺、生態環境退化、水管理相對落后的形勢日益嚴峻，迫切需要科學的治水思路、方法和技術，現代高新技術的飛速發展和新理論、新方法的不斷涌現為提高治水技術和科學管理水平提供了條件。因此，信息現代化，行業數字化，水利信息化，是水利事業發展的必然趨勢。信息技術日新月異，以超出常人想象的速度飛速發展，為水利工作提供了強大的技術支持。從廣義的信息技術來說，主要包括：地理信息系統（GIS）、數據庫（DB）、遙感（RS）、虛擬現實（VR）、網絡（Web）等軟件技術；筆記本電腦、臺式機、服務器、圖形工作站等硬件技術；光纜、交換機、GPS等通訊技術；傳感器信息采集技術；水情預測預報技術；水情模擬分析等仿真計算技術等。

2水利信息化技術應用前景

社會在發展，科技在進步，經濟在增長，投資在加大，在水利信息化建設過程中雖存在這樣或那樣的問題和不足，但信息化建設仍然發展迅速，取得了驚人的階段性成就，而且隨著信息化建設進程和國家投資力度的不斷加大，水利信息化技術的應用前景更加美好。

2.1社會發展對信息技術的應用提出更高要求

社會的發展是一個變加速的進程，安全保障日益得到重視，在建設和諧社會和以人為本的社會理念指導下，保護生命安全和環境安全的要求放到治水工作的首要位置。水利信息化建設對防災減災、環境保護、水資源管理、工程管理，進一步提高我國科學治水水平，建立人與水和諧的社會與環境，發揮著十分重要的作用。加快水利信息化技術的推廣與應用，推進水利信息化建設是社會發展的必然需求。

2.2信息技術進步為水利信息化建設創造條件

DB、GIS、Web、RS、GPS等信息技術的飛速發展和進步，為基于信息技術發展的水利信息化建設和完善提供了技術保障。國家防汛抗旱指揮系統建設是前沿信息技術在防汛抗旱領域的應用，先進成熟的信息技術成果為防汛抗旱、水資源管理、環境與生態建設等水利行業的信息監測、傳輸、存儲、查詢、檢索、分析與展示提供了技術條件，使水利信息化推動水利現代化成為可能。

2.3專業模型技術改進為信息技術應用提供技術支持

水利信息化建設的主要內容之一是決策支持系統建設，而決策支持系統建設的重要依據是水情、旱情、災情等信息的分析成果，這些分析成果主要來源于氣象預測預報、洪水預測預報、洪水演進分析模型系統、洪水調度模型系統、潰壩分析、旱情分析、水資源管理、水質、環境評估等專業模型系統。近年來，有關專業模型技術得到了逐步改進和完善并隨著計算機技術的發展為復雜的模擬分析計算提供了條件。專業模型技術的發展為決策支持系統建設的實用性提供了強有力的技術支撐，是水利信息化建設與發展的堅強后盾。

3技術研究與智慧水資源

3.1衛星定位系統技術

應用衛星定位系統（GPS）應用是隨著GIS、Web和RS等信息技術的應用而發展起來的。防洪決策、搶險救災，都需要了解險情、災情發生的準確位置，雖然擁有了地理信息系統平臺和衛星遙感影像，但是災情的位置仍然難以確定，“5.12”抗震救災行動中就出現過類似的窘境，因此利用GPS技術將災情發生的位置和GIS平臺及RS影像有效連接起來，實現災區和災情的準確定位意義重大。另一方面，利用GPS和通訊網絡技術結合，將險情和災情信息及時傳達或通知到相關負責人，大大提高搶險救災效率，有關應用在浙江、福建、廣東等地區十分普遍。在水利信息化建設中GPS對河流、工程等有關信息的定位與管理發揮了重要作用。由于衛星定位系統通訊容量有限，對于數據量較大的水情和災情信息傳輸速度較慢，普及應用受到一定限制。

3.2遙感技術

應用隨著遙感技術（RS）的發展，影像識別精度的提高、數據處理能力的增強、影像獲取成本的降低，遙感技術在水利信息化建設中的作用日趨重要。遙感影像的來源渠道較多，有美國、日本、法國、印度等國外的遙感影像產品，也有我國自己的遙感影像產品或者航片，遙感技術的應用主要是通過接收或購置遙感影像數據，確定洪、旱災害的位置、識別洪水淹沒情況和受災情況、分析旱災影響范圍和受災面積、評估可能受到的災情影響，以及根據遙感影像分析河流水質變化和水土保持狀況，為防汛指揮、救災活動、環境保護、生態建設提供信息支持。近年來，由于7大流域和部分省市已經建成一定精度的三維空間地理信息系統基礎平臺，將遙感影像成果與三維平臺相結合，不僅直觀展示水利信息，還可以進一步分析可能的發展趨勢，為水利建設與管理提供高水平的信息支持。

3.3虛擬現實技術

應用虛擬現實技術（VR）是利用計算機技術生成逼真的三維虛擬環境。虛擬現實技術最重要的特點就是“逼真感”與“交互性”。虛擬現實技術可以創造形形色色的人造現實環境，其形象逼真，令人有身臨其境的感覺，并且與虛擬的環境可進行交互作用[1]。現在虛擬現實技術在水利信息化建設中的應用日漸廣泛。（1）構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，實現了防洪工程三維空間示景；（2）洪水流動和淹沒的三維動態模擬，實現了三維空間場景中的洪水演進動畫過程，三維場景中洪水淹沒情況的虛擬展示；（3）防洪工程規劃中樞紐布置三維虛擬模型，包括大壩、泄洪洞、發電廠、變電站等，為工程規劃提供直觀三維視覺效果場景；（4）云層和降雨效果渲染三維虛擬模型，模擬云層流動、降雨過程等動態效果；等等。由于虛擬建模過程工作量較大，占用計算機空間較大，三維虛擬模型與地理信息系統和網絡的耦合運用還不夠完善，有關應用還處在局部范圍，現階段沒有大規模推廣應用。近10多年來，國家投入防汛抗旱指揮系統建設的資金與10年前相比增加了數10倍，而且更加重視水資源利用和生態環境等領域的信息化建設。隨著經濟的進一步發展和人民生活水平的逐步提高，信息系統建設經費投入會持續增加，水利信息化技術應用會更加廣泛。本文重點介紹了GIS、DB、Web、RS、VR、GPS等信息技術在我國水利信息化建設中的應用情況及其存在不足，論述了水利信息化技術的發展條件和應用前景。此外，三維建模、多媒體、圖形處理、動畫、幻燈片制作等計算機技術在水利信息化進程中也發揮了重要作用。

總之，水是社會生存和發展的基礎，是社會必不可少的重要資源，能為人類創造優美的生存環境，水環境是各類水生物賴以生存的場所，同時水在特定條件下又可能轉化為災害，成為社會發展的約束，甚至會嚴重威脅人類的生存。因此，社會的發展史就是依賴和利用水資源并與水災害不斷斗爭的歷史，也是長期以來從事江河治理和水利建設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：

[1]水利信息化及工程管理信息系統應用的探討，中 論文下載中心.

[2]張建云.水利信息化的發展思路和建設任務[J].中國水利，2000，（9）.