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：11449

信息技術的的發(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技術的引入，所謂“3S”技術，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，三者在水利事業(yè)建設中的應用非常的廣泛，基本上已經(jīng)實現(xiàn)了數(shù)字水利。

1、遙感（RS）

　　遙感技術，主要是利用了不同物體之間的差異性電磁波特性，對地表的物體進行探測，同時提取物體上的數(shù)據(jù)信息，以完成對遠距或者超遠距離地面物體的識別和研究，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)，綜合了計算機科學、測繪遙感學、地理學、環(huán)境科學、空間科學、城市科學以及信息科學等諸多學科的長處，通過計算機信息技術支持將反映現(xiàn)實資源與環(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，并進行檢索、分析應用和顯示的一種技術系統(tǒng)。從實踐來看，GIS技術已經(jīng)廣泛的應用在了地理、水文、地質、測繪、交通、環(huán)境、城市以及農(nóng)業(yè)和軍事領域，并RS技術有機的結合在一起，在全球變化和環(huán)境監(jiān)測領域也開始應用。

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、實時的三維空間定位數(shù)據(jù)，可以全天候、全球性和高精度進行導航傳遞信息，主要由地面控制站、衛(wèi)星網(wǎng)以及接收機組成。

4、集成技術

　　通過以上分析可知，三種技術都有自身獨特的優(yōu)點或長處，現(xiàn)將“3S”技術進行集成，即將RS、GIS以及GPS集成為一個技術系統(tǒng)。從實踐來看，“3S”技術的集成方式很多，最常見的就是兩兩集成，比如GPS和GIS集成之后可對環(huán)境進行動態(tài)的檢測和管理；GPS和RS集成之后可實現(xiàn)自動、定時采集數(shù)據(jù)、檢測環(huán)境和預測環(huán)境災害預；RS和GIS集成之后可對全球環(huán)境的變化進行監(jiān)測，也可實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的自動更新。

3S”技術集成以后，對“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。針對水利建設中的水土流失問題，可通過GPS技術進行準確的定位，并借助RS技術獲取水土流失的具體信息，并對某一區(qū)域或流域的水土狀況進行動態(tài)把握，再借助于GIS技術對水土的流失進行綜合的治理。

第二，災情的預測和對策。針對一直以來經(jīng)常發(fā)生的災情，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)以及相關的社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)，并對其進行有效的分析，對潛在的災區(qū)進行治理方案虛擬、評估，這樣就可以將災害降到最低限度。

第三，徑流的預測和對策。實踐中，我們可以根據(jù)大暴雨的預測情況，通過對遙感影像數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)字地形、土地利用覆蓋數(shù)據(jù)以及地質巖性構造和徑流下墊面進行分析，從而對徑流做出預測。

第四，水利管理。對于水利管理而言，水利工程和跨流域的調(diào)水工程都會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，并通過水利樞紐工程和地質條件遙感調(diào)查以及技術經(jīng)濟評價和動態(tài)監(jiān)測等，可對流域進行綜合的規(guī)劃、實時仿真預演。

第五，洪水的檢測?？衫煤樗诘母叻直媛蔬b感影像數(shù)據(jù)和水域測站點的監(jiān)測數(shù)據(jù)以及GIS技術獲取的數(shù)字地圖數(shù)據(jù)分析，得出流域中的洪水動態(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。“3S”技術的引入，可構建一個三維數(shù)字模型，將個流域的水文和地理要素進行空間分布，并對洪水災害進行模擬、仿真，決策者可根據(jù)模擬過程做出科學合理的決策，以減少災害損失。

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IBM公司董事長兼CEO彭明盛于2008年11月6日參加紐約對外關系理事會上，會中以題會《“智慧地球”：下一代領導人議程》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、智慧城市的行業(yè)延伸。

智慧水利.jpg

圖片來源于網(wǎng)絡

智慧水利通過對河流、水庫、水源地等水利信息資源整合，實現(xiàn)水利信息感知、采集、傳輸、匯總、分析、預警及應用的網(wǎng)絡化、自動化、智能化和可視化，實時水利信息共享以提升水利工程運用和管理的效率和效能。實現(xiàn)智慧水利需要靠技術的支撐，

一、物聯(lián)網(wǎng)技術

“物聯(lián)網(wǎng)技術”的核心和基礎仍然是“互聯(lián)網(wǎng)技術”。物聯(lián)網(wǎng)技術的定義是：通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換，以實現(xiàn)智能化識別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡技術。

二、云計算技術

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

三、大數(shù)據(jù)技術

通過引入大數(shù)據(jù)技術，水利單位可以實現(xiàn)傳統(tǒng)結構化數(shù)據(jù)管理模式與非結構化數(shù)據(jù)管理模式的有機結合，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)有效的深度分析和新知識的發(fā)現(xiàn)。

四、移動互聯(lián)網(wǎng)技術

通過移動互聯(lián)網(wǎng)技術，水利行業(yè)可以直接與QQ、微信、微博、APP、網(wǎng)站和智能手機建立雙向通信，以此提高服務質量，提醒用戶可能發(fā)生的洪澇災害、旱情、雨情、水情、水質等情況。

五、移動終端技術

移動智能終端引發(fā)的顛覆性變革揭開了移動互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的序幕，開啟了一個新的技術產(chǎn)業(yè)周期。移動終端技術廣義地講，包括筆記本、手機、平板電腦、POS機，甚至包括車載電腦等移動設備，是指可以在移動中使用的計算機設備。

六、實時動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

在科技如此發(fā)達的今天，面對自然災害，我們能做的除了“兵來將擋水來土掩”之外，更多的是通過先進技術，以精確的預警系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)，對氣象情況及時掌控，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時安排人們的生產(chǎn)生活，避免突發(fā)災害帶來人員傷亡和財產(chǎn)損失。

七、BIM與3D技術

BIM是以建筑工程項目的各項相關信息數(shù)據(jù)作為基礎，建立起三維的建筑模型。3D技術是指三維空間技術，水工程是建設工程與機電安裝工程的結合體，通過BIM與3D技術的應用，將工程數(shù)字化信息貫穿于整個建設管理中，可解決信息的溝通、協(xié)調(diào)問題，為設計、施工以及運營單位等參建主體提供協(xié)同工作的基礎。

八、GIS地理信息技術

又稱為“地學信息系統(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)。它是在計算機硬件、軟件系統(tǒng)支持下，對水利信息數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述。

九、VR技術

即虛擬現(xiàn)實技術，上世紀80年代初提出的概念。具體是指借助計算機及傳感器技術創(chuàng)造的一種嶄新的人機交互手段。VR技術是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機仿真系統(tǒng)。

十、人工智能技術

英文縮寫為AI。人工智能是計算機科學的一個分支，它試圖了解智能的實質，并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器。

從數(shù)字水利到智慧水利，不僅是技術的進步，還意味著諸多理念、要素的跨越和拓展。智慧地球在數(shù)字地球的基礎運用最新信息技術解決數(shù)字地球傳統(tǒng)技術上的薄弱問題，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應用于水利行業(yè)的結果，而數(shù)字水利是智慧水利的基礎。