数字水利

关于建设“数字黄河”工程

--------------------------------------------------------------------------------
作者：李国英 时间：2002-1-5

原编者按：为了黄河的治理开发，黄河水利委员会提出了全力建设三条黄河的思想。本报此前已刊登了《关于黄河长治久安的思考》，是建设“原型黄河”工程，其目标是实现“四个不”，即“堤防不决口，河道不断流，水质不超标，河床不抬高”，最终实现黄河的长治久安。这里我们再次刊出《关于建设“数字黄河”工程》一文，介绍实现黄河治理开发信息化的设想。其后，我们还将刊出《“模型黄河”工程建设构想》的文章，以构建三条黄河的完整体系。
历史证明，20世纪以工业革命为标志的第一次现代化，深刻改变了世界和中国的面貌。当人类社会进入21世纪，以信息革命为标志的第二次现代化浪潮扑面而来，信息化正在成为当今世界发展的最新潮流。面对这样的形势，要实现黄河治理开发和管理的现代化，必须首先全面实现黄河的信息化，而实现信息化的关键途径则是数字化，即建设“数字黄河”工程。

一、“数字黄河”工程的基本概念
“数字黄河”，就是借助全数字摄影测量、遥测、遥感（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）等现代化手段及传统手段采集基础数据，通过微波、超短波、光缆、卫星等快捷传输方式，对黄河流域及其相关地区的自然、经济、社会等要素构建一体化的数字集成平台和虚拟环境。在这一平台和环境中，以功能强大的系统软件与数学模型对黄河治理开发和管理的各种方案进行模拟、分析和研究，并在可视化的条件下提供决策支持，增强决策的科学性和预见性。简单地说，“数字黄河”就是物理黄河的虚拟对照体，即通过全数字化数据库平台的构建，建立黄河流域及其相关地区的数字化（虚拟）研究环境，采用数学模型对黄河治理开发和管理的各种方案进行模拟、分析和研究。通俗地讲，“数字黄河”就是把黄河装进我们的计算机，从而可方便地模拟、分析、研究黄河的自然现象，探索其内在规律，为黄河治理、开发和管理的各种方案决策提供科学技术支持。
“数字黄河”是一个过程。一般来讲，过程至少应包括以下五个环节，即数据采集、数据传输、数据存储及处理、数学模拟和决策支持。
1、数据采集系统
数据采集系统是“数字黄河”工程建设的基础。“数字黄河”要求的数据采集系统必须同时具备以下功能：一是数据的广泛性，应包括自然、经济、社会、人文等各个方面；二是数据采集的快捷性，一般多采用传感器微电子技术，通过传感器迅速转化为电子信号传到控制中心，实现远程自动化遥测和遥控；三是数据存在的应时性，即在要求的时间内，确保数据得到及时更新。
2、数据传输系统
数据传输系统就是通信网络建设。根据防汛指挥、水资源管理及配置、水质及水土保持监测等对通信网功能的要求，如数据、图像、声音、视频等，测算通信网需要的带宽及有关参数，从而选择合适的通信方式。
3、数据存储及处理系统
“数字黄河”的数据和信息量将是海量的，其存储目前主要依赖于分布式存储系统，各种数据库都需要以字段编码的形式按一定的表结构有效地组织起来形成“数字黄河”的数据库。通过海量的数据库存储及处理系统建设，将构建以地理信息系统（GIS）为承载体的水文观测成果，遥感解译成果，数字摄影测量成果，经济、社会与人文等数据融为一体的数字化集成平台，创造数字仿真研究手段可以依附的二次开发环境。