數字黃河

“數字地球”概念的提出，為我們實現現代化的黃河，指出了發展方向，是發展黃河事業的大好時機，機不可失，是機遇也是挑戰，結合我們治黃工作應當抓住機遇，迎接挑戰。建立”數字黃河“工程，是黃河事業可持續發展的戰略保障。數字黃河直接服務於黃河水利現代化，將大大推進黃河水利現代化進程，是治黃現代化的必由之路。

基本介紹

• 中文名：數字黃河
• 必要性：1998年洪水、黃河斷流
• 基本架構：領導策略
• 提供：黃河流域的信息服務

基本框架

隨著時間的推移，數字黃河的內涵將不斷豐富與發展，黃河水利現代化水平也將不斷提高。 "數字黃河"工程建設,旨在提供黃河流域的信息服務和決策支持平台,以解決好當前黃河流域面臨的洪水威脅、水資源供需矛盾和生態環境惡化三大問題,並最終實現黃河的長治久安和黃河流域經濟、自然環境的可持續發展. 數字黃河工程主要由基礎設施、套用服務平台和套用系統所構成. 通過防汛減災、水量調度、水資源保護、水土保持、工程管理和電子政務六大套用系統的建設,全面帶動"數字黃河"工程的實施.

描述

“數字黃河”是“數字地球”概念的延伸，在“數字水利”的數據資源條件下，以黃河流域為對象套用遙感 (RS)、數據收集系統 (DCS)、全球定位系統 (GPS)、地理信息系統 (GIS)、網路和多媒體技術、現代通信等高科技手段，對黃河流域的資源、環境、社會、經濟等各個複雜系統的數位化、數字整和、虛擬仿真的信息集成套用系統，並提供黃河問題決策支持的可視化表現。

核心思想：用數位化手段統一處理黃河問題，同時又最大限度地利用信息資源。

基本架構

領導策略：“數字黃河”是一項複雜的、巨大的、長期的系統工程，是黃河現代化可持續發展的戰略性工程，因此，必須有一定的組織保證體系才能穩定向前發展，行政領導的指導思想和方法策略是保障系統的關鍵，“數字黃河”需要領導的大力支持。

標準、管理、法規：建設“數字黃河”工程的目的在於服務黃河，在於套用。在技術上應當統一技術標準，遵循國際的、國家的、水利部等相關標準，避免以前出現的無法信息共享，影回響用的問題，在管理上應當制定有效的開發、運行、維護管理體制，避免重複開發，浪費人力、財力和數據資源，還必須制定相關法規，大家共同遵守，保障在技術標準、管理運行上的執行。

“數字黃河”包含有以下幾個方面的內涵：

套用RS、DCS、GPS、GIS等4S一體化技術，藉助現代網路、多媒體等計算機信息處理手段，對黃河流域的數字信息進行有機管理和利用。它是將4S一體化集成的一種新技術。

建設的必要性

1998年洪水、黃河斷流、耕地面積減少、沙漠化加劇等環境問題越來越嚴重，但對這些問題受經費、組織形式等方面制約，往往是個別地作出反應，“在某種程度上講是頭痛醫頭，腳痛醫腳”的現象，缺乏統一的規劃協調。黃委已建的資料庫系統往往是依託於不同的項目或系統，在建設期間必然出現條塊劃分、各自為政，造成資料庫建了不少，但各資料庫之間的數據分類、編碼差異很大，不僅難以兼容和共享，而且低層次重複，數據利用率很低。另外，我委已開發了很多為防汛、辦公等服務的套用系統，它們在黃委局部的工作中發揮了很好的作用，但是由於各套用系統開發的平台和環境各不相同，所以至今我委也沒有形成完整的、集成度很高的決策服務系統或信息管理系統，從而造成我委實際工作中的諸多不便，影響了我委的決策速度和水平。造成所有這些的根本原因就是缺少像“數字地球”這樣一個統一的、高層次的長期發展戰略和目標。“數字黃河”可以從巨觀和整體的角度來考慮這些問題，通過“數字黃河”的實施，可以使我委的資料庫系統得到整合從而達到數據共享，同時通過套用系統的整合使我委有一個高度集成的統一的決策服務系統，通過高解析度和三維瀏覽界面，使決策者有身臨其境的感覺，並提供更加科學的依據。

“數字黃河”不僅能解決黃河治理的突出問題提供技術支持和管理手段，同時也是把黃河的水土保持、水資源與防洪等問題同國家的資源、環境、生態等問題緊密地聯繫起來，從這個意義上將，應早日建設。

套用

具體地講，“數字黃河”可提供：

災情評估. 洪澇災害淹沒耕地及居民地面積、受災人口和受淹房屋間數；旱情；大面積水體污染。

水資源水環境調查，定量監測，對污染帶的位置作定性監測.

土地資源調查. 包括：監測水蝕、風蝕等多種類型的土壤侵蝕區的侵蝕面積、數量和強度發展的動態變化；鹽鹼地、沼澤地、風沙地、山地侵蝕地等劣質土退化地的面積調查與動態監測；土地利用現狀調查、耕地面積和灘涂面積調查.

工程規劃與管理. 大型水庫淹沒區實物量估算，庫區移民安置環境容量調查，灌溉區實際灌溉面積和有效灌溉面積的調查，水庫淤積測量.

防洪減災及業務運行.包括： 實時監測特大洪水造成的災情，將信息迅速傳送到指揮決策機構；對易發洪災區和重點防洪地區建立防洪信息系統；旱災的實時監測； 制定對策研究.

水資源開發利用研究.

大型水利水電工程及跨流域調水工程對生態環境影響的監測與綜合評價.包括：大型水利水電樞紐工程地質條件的遙感調查、技術經濟評價及動態監測，流域綜合規劃；灌區規劃；水庫上游水土流失調查及對水庫淤積的趨勢預測，河口泥沙監測和綜合治理；河道演變監測；河道、水庫、湖泊等水體水質污染遙感動態監測；流域治理效益調查.

通俗地講，“數字黃河”就是把黃河裝進我們的計算機，從而可方便地模擬、分析、研究黃河的自然現象，探索其內在規律，為黃河治理、開發和管理的各種方案決策提供科學技術支持。

“數字黃河”的環節

“數字黃河”是一個過程。一般來講，“數字黃河”過程至少應包括以下五個環節，即數據採集、數據傳輸、數據存儲及處理、數學模擬和決策支持。

數據採集系統

數據採集系統是“數字黃河”工程建設的基礎。“數字黃河”要求的數據採集系統必須同時具備以下功能：一是數據的廣泛性，應包括自然、經濟、社會、人文等各個方面；二是數據採集的快捷性，為達到這一目的，一般多採用感測器微電子技術，通過感測器迅速轉化為電子信號傳到控制中心，實現遠程自動化遙測和遙控；三是數據存在的應時性，即在要求的時間內，確保數據得到及時更新。

數據傳輸系統

數據傳輸系統就是通信網路建設。根據防汛指揮、水資源管理及配置、水質及水土保持監測等對通信網功能的要求，如數據、圖像、聲音、視頻等，測算通信網需要的頻寬及有關參數，從而選擇合適的通信方式。

數據存儲及處理系統

“數字黃河”的數據和信息量將是海量的，其存儲目前主要依賴於分散式存儲系統，各種資料庫都需要以欄位編碼的形式按一定的表結構有效地組織起來形成“數字黃河”的資料庫。通過海量資料庫存儲及處理系統建設，將構建以地理信息系統（GIS）為承載體的水文觀測成果、遙感解譯成果、數字攝影測量成果、經濟、社會與人文等數據融為一體的數位化集成平台，創造數字仿真研究手段可以依附的二次開發環境。

數學模擬系統

數學模擬，是運用數學模型和計算機技術對自然系統進行仿真模擬的技術。隨著計算機主頻的不斷提高和記憶體的不斷擴大，對天氣系統、水流及泥沙運動、生態及水環境變化等都能進行各種尺度的實時模擬，為準確揭示和把握河流自然現象及其內在規律提出了先進的技術手段。數學模擬系統是“數字黃河”的核心，在數據集成平台支持下，通過各種水利專業模型，形成一個面向具體套用的虛擬仿真系統，對有關水利信息進行綜合處理。

決策支持系統

建立內容全面的知識庫，該知識庫應涵蓋諸如國家有關法律、法規及各種政策，歷史上處理同類問題的經驗和教訓，流域規劃、區域規劃、工程規劃的布局及其具體要求，經濟社會發展的制約因素等內容，從而形成一個方案決策的大背景，將數學模擬的各種方案結果置身於這一大背景下進行最佳化分析，從中選擇一個可行的方案。為便於決策者研究討論問題，必須對數學模擬的結果進行後處理，使其具有較強的可視化表現。

特別指出，之所以在“數字黃河”之後綴以“工程”二字，主要是基於以下考慮：我們注重黃河工程建設，如黃河下游堤防，不僅要有一次性的工程投入，而且還要有年運行維護費，這是完全正確的。而對於作為“數字黃河”重要組成部分的數學模型的開發與建設，則往往只注重一次性的開發投入，而對於模型的運行維護重視不夠。殊不知，數學模型充其量只是一種運算手段和工具，如果維持這一模型的各種邊界條件得不到及時更新，那么，在過時的邊界條件下計算出的結果有什麼用呢？因此，要真正使數學模型的運算結果成為決策的支持，就必須下功夫對模型的各種邊界條件進行及時更新。這就要求將“數字黃河”當作一項工程來建設，不僅需要一次性的工程投入，而且也需要長期的運行維護費。概括地講，我們要象對待黃河下游防洪工程那樣對待“數字黃河”工程的建設與維護。