智慧水利與數(shù)字水利有何淵源？

發(fā)布日期：2018-10-22 00:00 瀏覽量：11903

信息技術(shù)的的發(fā)展可謂一日千里，數(shù)字水利概念的產(chǎn)生源于數(shù)字地球的提出。

數(shù)字水利的成就源于里3S技術(shù)的引入，所謂“3S”技術(shù)，主要是指遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)(（GIS）和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）三大技術(shù)，三者在水利事業(yè)建設(shè)中的應(yīng)用非常的廣泛，基本上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字水利。

1、遙感（RS）

　　遙感技術(shù)，主要是利用了不同物體之間的差異性電磁波特性，對(duì)地表的物體進(jìn)行探測(cè)，同時(shí)提取物體上的數(shù)據(jù)信息，以完成對(duì)遠(yuǎn)距或者超遠(yuǎn)距離地面物體的識(shí)別和研究，其視域比較廣、數(shù)據(jù)信息的更新也比較的快。通過RS技術(shù)獲取的影像資料均可以是地理信息系統(tǒng)可以直接利用的數(shù)據(jù)信息資源，其中包括生態(tài)環(huán)境的變化數(shù)據(jù)資料和荒漠化、生態(tài)惡化、水土流失以及水體污染等發(fā)展變化等數(shù)據(jù)資料。

2、地理信息系統(tǒng)（GIS）

地理信息系統(tǒng)，綜合了計(jì)算機(jī)科學(xué)、測(cè)繪遙感學(xué)、地理學(xué)、環(huán)境科學(xué)、空間科學(xué)、城市科學(xué)以及信息科學(xué)等諸多學(xué)科的長(zhǎng)處，通過計(jì)算機(jī)信息技術(shù)支持將反映現(xiàn)實(shí)資源與環(huán)境的現(xiàn)狀或變遷的各類數(shù)據(jù)資料，以特定的格式輸入和存貯，并進(jìn)行檢索、分析應(yīng)用和顯示的一種技術(shù)系統(tǒng)。從實(shí)踐來看，GIS技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在了地理、水文、地質(zhì)、測(cè)繪、交通、環(huán)境、城市以及農(nóng)業(yè)和軍事領(lǐng)域，并RS技術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起，在全球變化和環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域也開始應(yīng)用。

3、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)

　　全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，主要是為其所獲取的空間信息提供快速、實(shí)時(shí)的三維空間定位數(shù)據(jù)，可以全天候、全球性和高精度進(jìn)行導(dǎo)航傳遞信息，主要由地面控制站、衛(wèi)星網(wǎng)以及接收機(jī)組成。

4、集成技術(shù)

　　通過以上分析可知，三種技術(shù)都有自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)或長(zhǎng)處，現(xiàn)將“3S”技術(shù)進(jìn)行集成，即將RS、GIS以及GPS集成為一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)。從實(shí)踐來看，“3S”技術(shù)的集成方式很多，最常見的就是兩兩集成，比如GPS和GIS集成之后可對(duì)環(huán)境進(jìn)行動(dòng)態(tài)的檢測(cè)和管理；GPS和RS集成之后可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、定時(shí)采集數(shù)據(jù)、檢測(cè)環(huán)境和預(yù)測(cè)環(huán)境災(zāi)害預(yù)；RS和GIS集成之后可對(duì)全球環(huán)境的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，也可實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的自動(dòng)更新。

3S”技術(shù)集成以后，對(duì)“數(shù)字水利”將發(fā)揮更大的作用

第一，水土流失的治理和監(jiān)測(cè)。針對(duì)水利建設(shè)中的水土流失問題，可通過GPS技術(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，并借助RS技術(shù)獲取水土流失的具體信息，并對(duì)某一區(qū)域或流域的水土狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)把握，再借助于GIS技術(shù)對(duì)水土的流失進(jìn)行綜合的治理。

第二，災(zāi)情的預(yù)測(cè)和對(duì)策。針對(duì)一直以來經(jīng)常發(fā)生的災(zāi)情，可通過DLG數(shù)據(jù)、DOM數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、土地覆蓋數(shù)據(jù)以及相關(guān)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行有效的分析，對(duì)潛在的災(zāi)區(qū)進(jìn)行治理方案虛擬、評(píng)估，這樣就可以將災(zāi)害降到最低限度。

第三，徑流的預(yù)測(cè)和對(duì)策。實(shí)踐中，我們可以根據(jù)大暴雨的預(yù)測(cè)情況，通過對(duì)遙感影像數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)字地形、土地利用覆蓋數(shù)據(jù)以及地質(zhì)巖性構(gòu)造和徑流下墊面進(jìn)行分析，從而對(duì)徑流做出預(yù)測(cè)。

第四，水利管理。對(duì)于水利管理而言，水利工程和跨流域的調(diào)水工程都會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，并通過水利樞紐工程和地質(zhì)條件遙感調(diào)查以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等，可對(duì)流域進(jìn)行綜合的規(guī)劃、實(shí)時(shí)仿真預(yù)演。

第五，洪水的檢測(cè)。可利用洪水期的高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)和水域測(cè)站點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及GIS技術(shù)獲取的數(shù)字地圖數(shù)據(jù)分析，得出流域中的洪水動(dòng)態(tài)信息，比如警戒水位等，從而為水利調(diào)控提供參考依據(jù)。

第六，防洪、防汛指揮?！?S”技術(shù)的引入，可構(gòu)建一個(gè)三維數(shù)字模型，將個(gè)流域的水文和地理要素進(jìn)行空間分布，并對(duì)洪水災(zāi)害進(jìn)行模擬、仿真，決策者可根據(jù)模擬過程做出科學(xué)合理的決策，以減少災(zāi)害損失。

水利行業(yè)歷史悠久，“水利”歸口于大農(nóng)業(yè)，從傳統(tǒng)的水利到現(xiàn)代水利，它不僅限于“工程水利”，而是“資源水利、民生水利、生態(tài)水利、智慧水利”。其中“智慧水利”這一詞匯是近幾年才出現(xiàn)在人們視野里，從何而來？這里面還有一段小插曲：美國(guó)IBM公司董事長(zhǎng)兼CEO彭明盛于2008年11月6日參加紐約對(duì)外關(guān)系理事會(huì)上，會(huì)中以題會(huì)《“智慧地球”：下一代領(lǐng)導(dǎo)人議程》的講話中，首次正式提出了“智慧地球”的概念。后來隨著全球信息化浪潮及“智慧地球”概念的提出，“智慧水利”的概念也延伸出來了。

“智慧水利”是智慧地球、智慧中國(guó)、智慧城市的行業(yè)延伸。

智慧水利.jpg

圖片來源于網(wǎng)絡(luò)

智慧水利通過對(duì)河流、水庫、水源地等水利信息資源整合，實(shí)現(xiàn)水利信息感知、采集、傳輸、匯總、分析、預(yù)警及應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化、智能化和可視化，實(shí)時(shí)水利信息共享以提升水利工程運(yùn)用和管理的效率和效能。實(shí)現(xiàn)智慧水利需要靠技術(shù)的支撐，

一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”的核心和基礎(chǔ)仍然是“互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的定義是：通過射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

二、云計(jì)算技術(shù)

云是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說法。云計(jì)算是基于互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動(dòng)態(tài)的、易擴(kuò)展的且經(jīng)常是虛擬化的資源。

三、大數(shù)據(jù)技術(shù)

通過引入大數(shù)據(jù)技術(shù)，水利單位可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理模式與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理模式的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)有效的深度分析和新知識(shí)的發(fā)現(xiàn)。

四、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，水利行業(yè)可以直接與QQ、微信、微博、APP、網(wǎng)站和智能手機(jī)建立雙向通信，以此提高服務(wù)質(zhì)量，提醒用戶可能發(fā)生的洪澇災(zāi)害、旱情、雨情、水情、水質(zhì)等情況。

五、移動(dòng)終端技術(shù)

移動(dòng)智能終端引發(fā)的顛覆性變革揭開了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的序幕，開啟了一個(gè)新的技術(shù)產(chǎn)業(yè)周期。移動(dòng)終端技術(shù)廣義地講，包括筆記本、手機(jī)、平板電腦、POS機(jī)，甚至包括車載電腦等移動(dòng)設(shè)備，是指可以在移動(dòng)中使用的計(jì)算機(jī)設(shè)備。

六、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在科技如此發(fā)達(dá)的今天，面對(duì)自然災(zāi)害，我們能做的除了“兵來將擋水來土掩”之外，更多的是通過先進(jìn)技術(shù)，以精確的預(yù)警系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)氣象情況及時(shí)掌控，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)安排人們的生產(chǎn)生活，避免突發(fā)災(zāi)害帶來人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

七、BIM與3D技術(shù)

BIM是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，建立起三維的建筑模型。3D技術(shù)是指三維空間技術(shù)，水工程是建設(shè)工程與機(jī)電安裝工程的結(jié)合體，通過BIM與3D技術(shù)的應(yīng)用，將工程數(shù)字化信息貫穿于整個(gè)建設(shè)管理中，可解決信息的溝通、協(xié)調(diào)問題，為設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)營(yíng)單位等參建主體提供協(xié)同工作的基礎(chǔ)。

八、GIS地理信息技術(shù)

又稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”或“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)”。它是一種特定的、十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計(jì)算機(jī)硬件、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)水利信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述。

九、VR技術(shù)

即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，上世紀(jì)80年代初提出的概念。具體是指借助計(jì)算機(jī)及傳感器技術(shù)創(chuàng)造的一種嶄新的人機(jī)交互手段。VR技術(shù)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。

十、人工智能技術(shù)

英文縮寫為AI。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它試圖了解智能的實(shí)質(zhì)，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器。

從數(shù)字水利到智慧水利，不僅是技術(shù)的進(jìn)步，還意味著諸多理念、要素的跨越和拓展。智慧地球在數(shù)字地球的基礎(chǔ)運(yùn)用最新信息技術(shù)解決數(shù)字地球傳統(tǒng)技術(shù)上的薄弱問題，智慧地球的概念出現(xiàn)，智慧取代了數(shù)字，成為無所不能的形容詞。智慧水利是智慧地球的思想與技術(shù)應(yīng)用于水利行業(yè)的結(jié)果，而數(shù)字水利是智慧水利的基礎(chǔ)。

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