《黄河水资源利用与智慧水利研究》

李广义

（山东黄河信息中心）

摘要：信息技术的飞速发展与推广应用为我国水利现代化进程注入了催化剂，提高了水利行业的技术水平，推动了水利事业的发展，缩短了我国与世界发达国家在水利信息化方面的差距，发展潜力巨大，应用前景广阔。

关键词：黄河；水资源利用；智慧水利；研究

1概述

到了21世纪，社会发展进入了信息化时代，处于信息化技术飞速发展的时期，人们工作生活无时无刻不处在信息化的氛围中，离开信息化的环境是难以想象的。同时，我国是世界上人均水资源量较少、洪水灾害发生较为频繁的国家之一，随着现代社会和经济的发展，我国面临水旱灾害、水环境恶化、水资源短缺、生态环境退化、水管理相对落后的形势日益严峻，迫切需要科学的治水思路、方法和技术，现代高新技术的飞速发展和新理论、新方法的不断涌现为提高治水技术和科学管理水平提供了条件。因此，信息现代化，行业数字化，水利信息化，是水利事业发展的必然趋势。信息技术日新月异，以超出常人想象的速度飞速发展，为水利工作提供了强大的技术支持。从广义的信息技术来说，主要包括：地理信息系统（GIS）、数据库（DB）、遥感（RS）、虚拟现实（VR）、网络（Web）等软件技术；笔记本电脑、台式机、服务器、图形工作站等硬件技术；光缆、交换机、GPS等通讯技术；传感器信息采集技术；水情预测预报技术；水情模拟分析等仿真计算技术等。

2水利信息化技术应用前景

社会在发展，科技在进步，经济在增长，投资在加大，在水利信息化建设过程中虽存在这样或那样的问题和不足，但信息化建设仍然发展迅速，取得了惊人的阶段性成就，而且随着信息化建设进程和国家投资力度的不断加大，水利信息化技术的应用前景更加美好。

2.1社会发展对信息技术的应用提出更高要求

社会的发展是一个变加速的进程，安全保障日益得到重视，在建设和谐社会和以人为本的社会理念指导下，保护生命安全和环境安全的要求放到治水工作的首要位置。水利信息化建设对防灾减灾、环境保护、水资源管理、工程管理，进一步提高我国科学治水水平，建立人与水和谐的社会与环境，发挥着十分重要的作用。加快水利信息化技术的推广与应用，推进水利信息化建设是社会发展的必然需求。

2.2信息技术进步为水利信息化建设创造条件

DB、GIS、Web、RS、GPS等信息技术的飞速发展和进步，为基于信息技术发展的水利信息化建设和完善提供了技术保障。国家防汛抗旱指挥系统建设是前沿信息技术在防汛抗旱领域的应用，先进成熟的信息技术成果为防汛抗旱、水资源管理、环境与生态建设等水利行业的信息监测、传输、存储、查询、检索、分析与展示提供了技术条件，使水利信息化推动水利现代化成为可能。

2.3专业模型技术改进为信息技术应用提供技术支持

水利信息化建设的主要内容之一是决策支持系统建设，而决策支持系统建设的重要依据是水情、旱情、灾情等信息的分析成果，这些分析成果主要来源于气象预测预报、洪水预测预报、洪水演进分析模型系统、洪水调度模型系统、溃坝分析、旱情分析、水资源管理、水质、环境评估等专业模型系统。近年来，有关专业模型技术得到了逐步改进和完善并随着计算机技术的发展为复杂的模拟分析计算提供了条件。专业模型技术的发展为决策支持系统建设的实用性提供了强有力的技术支撑，是水利信息化建设与发展的坚强后盾。

3技术研究与智慧水资源

3.1卫星定位系统技术

应用卫星定位系统（GPS）应用是随着GIS、Web和RS等信息技术的应用而发展起来的。防洪决策、抢险救灾，都需要了解险情、灾情发生的准确位置，虽然拥有了地理信息系统平台和卫星遥感影像，但是灾情的位置仍然难以确定，“5.12”抗震救灾行动中就出现过类似的窘境，因此利用GPS技术将灾情发生的位置和GIS平台及RS影像有效连接起来，实现灾区和灾情的准确定位意义重大。另一方面，利用GPS和通讯网络技术结合，将险情和灾情信息及时传达或通知到相关负责人，大大提高抢险救灾效率，有关应用在浙江、福建、广东等地区十分普遍。在水利信息化建设中GPS对河流、工程等有关信息的定位与管理发挥了重要作用。由于卫星定位系统通讯容量有限，对于数据量较大的水情和灾情信息传输速度较慢，普及应用受到一定限制。

3.2遥感技术

应用随着遥感技术（RS）的发展，影像识别精度的提高、数据处理能力的增强、影像获取成本的降低，遥感技术在水利信息化建设中的作用日趋重要。遥感影像的来源渠道較多，有美国、日本、法国、印度等国外的遥感影像产品，也有我国自己的遥感影像产品或者航片，遥感技术的应用主要是通过接收或购置遥感影像数据，确定洪、旱灾害的位置、识别洪水淹没情况和受灾情况、分析旱灾影响范围和受灾面积、评估可能受到的灾情影响，以及根据遥感影像分析河流水质变化和水土保持状况，为防汛指挥、救灾活动、环境保护、生态建设提供信息支持。近年来，由于7大流域和部分省市已经建成一定精度的三维空间地理信息系统基础平台，将遥感影像成果与三维平台相结合，不仅直观展示水利信息，还可以进一步分析可能的发展趋势，为水利建设与管理提供高水平的信息支持。

3.3虚拟现实技术

应用虚拟现实技术（VR）是利用计算机技术生成逼真的三维虚拟环境。虚拟现实技术最重要的特点就是“逼真感”与“交互性”。虚拟现实技术可以创造形形色色的人造现实环境，其形象逼真，令人有身临其境的感觉，并且与虚拟的环境可进行交互作用[1]。现在虚拟现实技术在水利信息化建设中的应用日渐广泛。（1）构建防洪工程的三维虚拟模型，如大坝、堤防、水闸等三维虚拟模型，实现了防洪工程三维空间示景；（2）洪水流动和淹没的三维动态模拟，实现了三维空间场景中的洪水演进动画过程，三维场景中洪水淹没情况的虚拟展示；（3）防洪工程规划中枢纽布置三维虚拟模型，包括大坝、泄洪洞、发电厂、变电站等，为工程规划提供直观三维视觉效果场景；（4）云层和降雨效果渲染三维虚拟模型，模拟云层流动、降雨过程等动态效果；等等。由于虚拟建模过程工作量较大，占用计算机空间较大，三维虚拟模型与地理信息系统和网络的耦合运用还不够完善，有关应用还处在局部范围，现阶段没有大规模推广应用。近10多年来，国家投入防汛抗旱指挥系统建设的资金与10年前相比增加了数10倍，而且更加重视水资源利用和生态环境等领域的信息化建设。随着经济的进一步发展和人民生活水平的逐步提高，信息系统建设经费投入会持续增加，水利信息化技术应用会更加广泛。本文重点介绍了GIS、DB、Web、RS、VR、GPS等信息技术在我国水利信息化建设中的应用情况及其存在不足，论述了水利信息化技术的发展条件和应用前景。此外，三维建模、多媒体、图形处理、动画、幻灯片制作等计算机技术在水利信息化进程中也发挥了重要作用。

总之，水是社会生存和发展的基础，是社会必不可少的重要资源，能为人类创造优美的生存环境，水环境是各类水生物赖以生存的场所，同时水在特定条件下又可能转化为灾害，成为社会发展的约束，甚至会严重威胁人类的生存。因此，社会的发展史就是依赖和利用水资源并与水灾害不断斗争的历史，也是长期以来从事江河治理和水利建设取得辉煌成就的历史。黄河水资源利用与智慧水利研究很有必要。

参考文献：

[1]水利信息化及工程管理信息系统应用的探讨，中 论文下载中心.

[2]张建云.水利信息化的发展思路和建设任务[J].中国水利，2000，（9）.