数字黄河云上相遇——记山东黄河治理文化云上展馆

青绿山水、鹊华秋色、山河相济、旭日东升……山东高村抢险纪念碑到黄河入海口远望楼,从特色风光到文化成果再到精彩活动,内涵丰富的山东黄河治理文化因云上展馆一键相连。乘着智慧黄河建设的东风,自2022年起,山东黄河河务局将黄河治理文化与数字技术融合,全力打造山东黄河治理文化云上展馆,让黄河治理文化“活”起来,“走”出去。

数字黄河"科学工程框架研究

"数字黄河"作为科学工程,是数字地球的组成部分。该文提出了数字黄河科学工程的框架,并依次论述了框架所包括的数字黄河科学工程的设计、数字黄河的空间基础设施、数据更新能力、虚拟现实与仿真、科学工程的网络以及应用工程。在此基础上提出了加强"数字黄河"基础研究、建立"数字黄河"科学工程示范和科学工程阶段性的建议。

基于虚拟地理环境的数字黄河研究进展

虚拟地理环境是人类社会环境和自然环境在计算机三维虚拟空间的映射.是近20年来随着信息技术进步而迅速发展起来的研究领域。“原型黄河”、“模型黄河”、“数字黄河”则是基于地理信息系统、三维可视化技术、现代遥感遥测技术和虚拟地理环境技术的发展而提出来的。通过概述“数字黄河”的研究意义、研究方法,探讨了“数字黄河”研究需要解决的关键技术问题.包括自然环境中“原型黄河”各有机组成部分在虚拟地理环境中的表达及行为描述.自然环境和人类社会环境对黄河具有重要影响的因子之间相互作用的计算机表达。以“数字河道模型”为例详细论述了“数字黄河”的重要组成部分,如“数字河道模型”、“数字流域模型”、“数字水库模型”和“数字河口模型”在虚拟地理环境的表达。

基于取水权市场的数字黄河水资源调度和管理系统

将水权水市场理论引入水资源调度管理,探讨了基于取水权市场的数字黄河水资源调度和管理系统,提出了包括数字黄河取水权交易市场、水资源用户系统、水资源调度系统、调度管理辅助系统、宏观调控系统在内的系统框架,并论述了系统的内在联系。

“3S”技术在“数字黄河”中的应用

首先介绍了“数字黄河”的概念 ,并对GPS、RS、GIS及“3S”集成技术进行系统地阐述 ,最后 ,初步探讨了“3S”及其集成技术在“数字黄河”中的应用。

“数字黄河”工程的总体框架

"数字黄河"工程的总体框架主要由应用系统、基础设施、应用服务平台以及工程保障体系组成。其中,应用系统包括防汛减灾、水量调度、水资源保护、水土保持、工程建设与管理、电子政务等系统;基础设施包括信息采集、数据传输、数据存储与管理等系统;应用服务平台包括应用服务和资源管理;工程保障体系包括政策法规、组织领导、标准体系与技术支持等。该总体框架以治黄业务应用为主线,满足了先进性、实用性和今后工程建设长期发展的要求。

系统仿真技术在“数字黄河”工程建设中的应用

介绍了系统仿真技术的定义、分类,以及在水利水电工程设计与施工、水环境管理等方面的应用情况。结合"数字黄河"工程的建设目标,分析了系统仿真技术在黄河流域防汛抗旱综合决策和指挥、流域综合规划、河道整治工程以及水利水电工程施工中应用的可能性。

“数字黄河”工程建设的现状与未来发展

经过10年的研究和开发,"数字黄河"工程的信息基础设施、应用服务平台、应用系统已初步建成。信息基础设施主要包括通信传输、计算机网络、数据采集、数据存储管理、高性能计算平台等;应用服务平台由部署在黄委信息中心、水文局、水资源保护局等的节点构成;业务应用系统主要包括防汛减灾、水资源管理与调度、水资源保护、水土保持生态环境监测、工程建设与管理、电子政务等系统。未来5～10年"数字黄河"工程的发展重点是:加强通信网络及信息安全建设、完善数据采集体系和存储管理与共享体系、建设黄河数学模拟系统、完善业务应用系统、建立综合决策会商及应急响应指挥系统、完善保障环境等。

“数字黄河”工程标准体系建设

"数字黄河"工程标准体系建设,就是在国家及水利行业相关标准体系的指导下,参照相关国际标准和先进技术标准,结合"数字黄河"工程建设的实际需要,形成适应"数字黄河"工程建设的标准体系,以规范和指导"数字黄河"工程的建设。"数字黄河"工程标准主要由术语、信息分类和编码、规划设计、信息采集、信息传输与交换、信息存储、信息处理、管理、安全、地理信息等10类标准组成。在"数字黄河"工程标准体系建设过程中,要加强标准体系的管理、加快标准的研制进程、加大标准的执行力度、制定与标准实施相配套的政策。

“数字黄河”工程需求分析

"数字黄河"工程需求分析工作主要是针对治黄主要业务,这些业务包括防汛减灾、水量调度、水资源保护、水土保持、工程建设与管理、电子政务等。通过对业务组织管理、工作任务、工作流程、应用系统建设现状及存在的问题等方面的具体分析,提出了有关信息采集、各业务应用系统、基础设施以及标准体系等建设需求。

数字黄河"工程及其关键技术支持

"数字黄河"工程的建设,目的是实现黄河信息化管理,最终实现黄河水利现代化.围绕"洪水威胁、水资源供需矛盾、生态环境恶化"三个中心,通过防汛减灾、水量调度、水质监控、水土流失治理与监测、水利工程运行与管理、电子政务及黄河网七个方面的应用牵引,全面带动"数字黄河"工程的实施 "数字黄河"的关键支撑技术包括地理信息系统、遥感技术、卫星全球定位系统、通信网络技术、空间数据(仓)库及虚拟现实技术."数字黄河"工程的关键是黄河流域模型的建设.

“数字黄河”工程的建设框架及工程进展

"数字黄河"工程建设,旨在提供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,并最终实现黄河的长治久安和黄河流域经济、自然环境的可持续发展.数字黄河工程主要由基础设施、应用服务平台和应用系统所构成.通过防汛减灾、水量调度、水资源保护、水土保持、工程管理和电子政务六大应用系统的建设,全面带动"数字黄河"工程的实施.

“数字黄河”之基础工作

“数字黄河”的基础工作主要是:数字水文、数字河道、管理全面信息化,做好这些基础工作才能为“数字黄河”工程的实施打下良好的基础。

“数字黄河”工程建设“三步走”发展战略

根据黄河治理开发与管理事业发展的需求，同时考虑数字技术的发展水平，确立“数字黄河”工程建设“三步走”的发展战略。 一、第一步：建设基础设施和六大应用系统 2001年7月，水利部黄河水利委员会提出建设“数字黄河”工程，经过8年研究和开发建设，取得了丰硕成果。

建设“数字黄河”工程

“数字黄河”,就是借助全数字摄影测量、遥测、遥感、地理信息系统、全球定位系统等现代手段及传统手段采集基础数据,对黄河流域及其相关地区的自然、经济、社会等要素构建成一体化的数字集成平台和虚拟环境,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。

“数字黄河”工程建设实践与效果

"数字黄河"旨在集成利用信息技术,构建面向黄河流域及其相关区域的自然、经济、社会等的数字集成平台,并在此基础上通过建立业务应用系统及数学模型系统形成模拟分析和研究黄河问题的虚拟环境。目前,"数字黄河"一期工程已经建成,并开始发挥效益。

“数字黄河”工程的公共基础平台建设

"数字黄河"工程公共基础平台主要包括通信网、计算机网络、数据存储与管理系统、遥感中心、黄河基础地理信息系统、应用服务平台以及相应的标准协议等。通过公共基础平台的建设,可以妥善解决专业之间的共用平台问题,减少或避免重复建设,使有限的资源发挥出更大的效益。

关于数字黄河的若干思考

对数字黄河的定义、主要目标、框架体系、信息技术系统、信息应用服务技术体系以及数字黄河的关键技术支撑等问题进行了探讨。指出数字黄河是数字地球的重要组成部分 ,数字黄河信息技术系统应包括黄河流域信息基础设施、黄河流域空间数据基础设施、黄河流域监测与数据采集体系等 ;其信息应用服务技术体系主要包括黄河流域洪涝灾害预测与对策智能技术系统、黄河流域洪水防治与调控系统、黄河生态环境监测与规划系统、黄河流域可持续发展规划系统等。

建设“数字黄河”工程

“数字黄河”工程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。建设“数字黄河”工程 ,是实现黄河治理开发和管理现代化的关键途径 ,包括数据采集、数据传输、数据存储及处理、数学模拟和决策支持 5个环节 ,以及防汛减灾、水量调度、水质监控、水土流失治理与监测、水利工程运行与管理、电子政务、黄河网等 7方面的内容。“数字黄河”工程的基础平台包括通信网络、计算机网络和基础数据库。要保证“数字黄河”工程的顺利实施 ,必须统一组织、做好规划、确保投入、应用牵引。

“数字地球”与“数字黄河”关键技术及解决方案要点

“数字地球”是遥感、遥测、数据库与地理信息系统、全球定位系统、互联网/万维网、仿真与虚拟技术等现代科技的高度综合集成和升华。“数字黄河”是从数字地球外延而来,其关键的支撑技术是空间数据共享平台、元数据管理、空间数据仓库、异构环境管理复杂数据对象、分布式海量数据存储技术、无级比例尺模型等。