数字黄河

政策性概念

“数字地球”概念的提出，为我们实现现代化的黄河，指出了发展方向，是发展黄河事业的大好时机，机不可失，是机遇也是挑战，结合我们治黄工作应当抓住机遇，迎接挑战。建立”数字黄河“工程，是黄河事业可持续发展的战略保障。数字黄河直接服务于黄河水利现代化，将大大推进黄河水利现代化进程，是治黄现代化的必由之路。

基本框架

黄河流域的信息服务和决策支持平台,以解决好当前黄河流域面临的洪水威胁、水资源供需矛盾和生态环境恶化三大问题,并最终实现黄河

描述

“数字黄河”是“数字地球”概念的延伸，在“数字水利”的数据资源条件下，以黄河流域为对象应用遥感 (RS)、数据收集系统 (DCS)、全球定位系统 (GPS)、地理信息系统 (GIS)、网络和多媒体技术、现代通信等高科技手段，对黄河流域的资源、环境、社会、经济等各个复杂系统的数字化、数字整和、虚拟仿真的信息集成应用系统，并提供黄河问题决策支持的可视化表现。

核心思想：用数字化手段统一处理黄河问题，同时又最大限度地利用信息资源。

基本架构

领导策略：“数字黄河”是一项复杂的、巨大的、长期的系统工程，是黄河现代化可持续发展的战略性工程，因此，必须有一定的组织保证体系才能稳定向前发展，行政领导的指导思想和方法策略是保障系统的关键，“数字黄河”需要领导的大力支持。

标准、管理、法规：建设“数字黄河”工程的目的在于服务黄河，在于应用。在技术上应当统一技术标准，遵循国际的、国家的、水利部等相关标准，避免以前出现的无法信息共享，影响应用的问题，在管理上应当制定有效的开发、运行、维护管理体制，避免重复开发，浪费人力、财力和数据资源，还必须制定相关法规，大家共同遵守，保障在技术标准、管理运行上的执行。

“数字黄河”包含有以下几个方面的内涵：

应用RS、DCS、GPS、GIS等4S一体化技术，借助现代网络、多媒体等计算机信息处理手段，对黄河流域的数字信息进行有机管理和利用。它是将4S一体化集成的一种新技术。

建设的必要性

1998年洪水、黄河断流、耕地面积减少、沙漠化加剧等环境问题越来越严重，但对这些问题受经费、组织形式等方面制约，往往是个别地作出反应，“在某种程度上讲是头痛医头，脚痛医脚”的现象，缺乏统一的规划协调。黄委已建的数据库系统往往是依托于不同的项目或系统，在建设期间必然出现条块划分、各自为政，造成数据库建了不少，但各数据库之间的数据分类、编码差异很大，不仅难以兼容和共享，而且低层次重复，数据利用率很低。另外，我委已开发了很多为防汛、办公等服务的应用系统，它们在黄委局部的工作中发挥了很好的作用，但是由于各应用系统开发的平台和环境各不相同，所以至今我委也没有形成完整的、集成度很高的决策服务系统或信息管理系统，从而造成我委实际工作中的诸多不便，影响了我委的决策速度和水平。造成所有这些的根本原因就是缺少像“数字地球”这样一个统一的、高层次的长期发展战略和目标。“数字黄河”可以从宏观和整体的角度来考虑这些问题，通过“数字黄河”的实施，可以使我委的数据库系统得到整合从而达到数据共享，同时通过应用系统的整合使我委有一个高度集成的统一的决策服务系统，通过高分辨率和三维浏览界面，使决策者有身临其境的感觉，并提供更加科学的依据。

“数字黄河”不仅能解决黄河治理的突出问题提供技术支持和管理手段，同时也是把黄河的水土保持、水资源与防洪等问题同国家的资源、环境、生态等问题紧密地联系起来，从这个意义上将，应早日建设。

应用

具体地讲，“数字黄河”可提供：

灾情评估. 洪涝灾害淹没耕地及居民地面积、受灾人口和受淹房屋间数；旱情；大面积水体污染。

水资源水环境调查，定量监测，对污染带的位置作定性监测.

土地资源调查. 包括：监测水蚀、风蚀等多种类型的土壤侵蚀区的侵蚀面积、数量和强度发展的动态变化；盐碱地、沼泽地、风沙地、山地侵蚀地等劣质土退化地的面积调查与动态监测；土地利用现状调查、耕地面积和滩涂面积调查.

工程规划与管理. 大型水库淹没区实物量估算，库区移民安置环境容量调查，灌溉区实际灌溉面积和有效灌溉面积的调查，水库淤积测量.

防洪减灾及业务运行.包括：实时监测特大洪水造成的灾情，将信息迅速传送到指挥决策机构；对易发洪灾区和重点防洪地区建立防洪信息系统；旱灾的实时监测；制定对策研究.

水资源开发利用研究.

大型水利水电工程及跨流域调水工程对生态环境影响的监测与综合评价.包括：大型水利水电枢纽工程地质条件的遥感调查、技术经济评价及动态监测，流域综合规划；灌区规划；水库上游水土流失调查及对水库淤积的趋势预测，河口泥沙监测和综合治理；河道演变监测；河道、水库、湖泊等水体水质污染遥感动态监测；流域治理效益调查.

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。

环节

“数字黄河”是一个过程。一般来讲，“数字黄河”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。

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，为达到这一目的，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。

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。

数据存储及处理系统

“数字黄河”的数据和信息量将是大量的，其存储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。通过大量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。

数学模拟系统

数学模拟，是运用数学模型和计算机技术对自然系统进行仿真模拟的技术。随着计算机主频的不断提高和内存的不断扩大，对天气系统、水流及泥沙运动、生态及水环境变化等都能进行各种尺度的实时模拟，为准确揭示和把握河流自然现象及其内在规律提出了先进的技术手段。数学模拟系统是“数字黄河”的核心，在数据集成平台支持下，通过各种水利专业模型，形成一个面向具体应用的虚拟仿真系统，对有关水利信息进行综合处理。

决策支持系统

建立内容全面的知识库，该知识库应涵盖诸如国家有关法律、法规及各种政策，历史上处理同类问题的经验和教训，流域规划、区域规划、工程规划的布局及其具体要求，经济社会发展的制约因素等内容，从而形成一个方案决策的大背景，将数学模拟的各种方案结果置身于这一大背景下进行优化分析，从中选择一个可行的方案。为便于决策者研究讨论问题，必须对数学模拟的结果进行后处理，使其具有较强的可视化表现。

特别指出，之所以在“数字黄河”之后缀以“工程”二字，主要是基于以下考虑：我们注重黄河工程建设，如黄河下游堤防，不仅要有一次性的工程投入，而且还要有年运行维护费，这是完全正确的。而对于作为“数字黄河”重要组成部分的数学模型的开发与建设，则往往只注重一次性的开发投入，而对于模型的运行维护重视不够。殊不知，数学模型充其量只是一种运算手段和工具，如果维持这一模型的各种边界条件得不到及时更新，那么，在过时的边界条件下计算出的结果有什么用呢？因此，要真正使数学模型的运算结果成为决策的支持，就必须下功夫对模型的各种边界条件进行及时更新。这就要求将“数字黄河”当作一项工程来建设，不仅需要一次性的工程投入，而且也需要长期的运行维护费。概括地讲，我们要象对待黄河下游防洪工程那样对待“数字黄河”工程的建设与维护。

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