关于建设“数字黄河”工程
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作者：李国英 时间：2002-1-5
原编者按：为了黄河的治理开发，黄河水利委员会提出了全力建设三条黄河的思想。本报此前已刊登了《关于黄河长治久安的思考》，是建设“原型黄河”工程，其目标是实现“四个不”，即“堤防不决口，河道不断流，水质不超标，河床不抬高”，最终实现黄河的长治久安。这里我们再次刊出《关于建设“数字黄河”工程》一文，介绍实现黄河治理开发信息化的设想。其后，我们还将刊出《“模型黄河”工程建设构想》的文章，以构建三条黄河的完整体系。
历史证明，20世纪以工业革命为标志的第一次现代化，深刻改变了世界和中国的面貌。当人类社会进入21世纪，以信息革命为标志的第二次现代化浪潮扑面而来，信息化正在成为当今世界发展的最新潮流。面对这样的形势，要实现黄河治理开发和管理的现代化，必须首先全面实现黄河的信息化，而实现信息化的关键途径则是数字化，即建设“数字黄河”工程。
一、“数字黄河”工程的基本概念
“数字黄河”，就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。简单地说，“数字黄河”就是物理黄河的虚拟对照体，即通过全数字化数据库平台的构建，建立黄河流域及其相关地区的数字化（虚拟）研究环境，采用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。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。
“数字黄河”是一个过程。一般来讲，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。
1、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，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。
2、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。
3、数据存储及处理系统
“数字黄河”的数据和信息量将是海量的，其存储目前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。通过海量的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。
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hao3ren
沙发
（1）打开方案
2005-12-30 16:28:30
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hao3ren
板凳
（3）制图或报表输出
2005-12-30 16:26:30
赞同0
加载更多正如数据库一样，方案库中方案必须打开才能对其操作。当某一方案打开后，其后的所有操作均是对该方案进行的，直至该方案关闭或打开另一方案。
（2）关闭方案
用于保存已制作完成的方案，避免对该方案的误操作。
（3）新建方案
建立新方案，同时将其自动保存在方案库中。
（4）方案复制
方案中包含大量信息，但有一部分数据是相对稳定的，即各方案相同。对于这部分数据通过方案复制，从一个方案拷贝到另一个方案，可以避免大量烦琐的数据重新输入工作。
（5）方案删除
删除冗余方案，节省磁盘空间和方便方案管理。
（6）方案查询
查询所有方案或所关心的部分方案的详细信息。
（7）方案比较
将多个方案的指标（用户关心的）值，绘制成图或制成表，供用户比较，以便选出要实施的方案。
3.3模型库管理子系统
WRDSDSS中装有来水预报、用水需求分析、水库优化调度、水库模拟调度、同倍比配水、按权重配水、协商配水和风险分析等八个模型，模型间主要通过数据库进行信息通讯。
（1）模型字典
模型字典用来存放有关模型的描述信息，如参数、约束条件以及数据存取的说明。
模型字典的具体内容如下：
模型名
模型内容
模型编程语言
模型使用提示信息
（2）模型管理
模型管理主要包括：
模型构造。用户根据需要，在现有基本模型的基础上，通过组合建立新模型。如用户可以在水库优化调度模型和模拟调度模型中选择一个，在河段同倍比配水模型、按权重配水模型和用户协商配水模型中选择一个，建立一个水资源调度模型。
模型存取管理。主要指模型的装入、卸载、查询等操作。
模型运行管理。主要指模型运行初始化、模型运行状态控制，如水库动态规划模型中状态离散数的设定以及迭代收敛控制等。
3.4方案输出子系统
方案的输出性能是评价方案制作的一项重要内容，丰富、美观、实用的方案数据输出是决策支持的重要部分。方案输出子系统的作用是对方案输入数据和方案结果数据进行图形输出、报表输出和文件输出，可以屏幕显示，也可以通过打印机输出。
（1）图形输出
图形输出是系统开发的一种通用数据输出方式。在选定方案下，图形输出子系统可根据需要对方案数据库中的数据制图，可以屏幕显示或打印输出。
（2）报表输出
报表输出是系统开发的另一种通用数据输出方式。在选定方案下，报表输出子系统可根据需要对方案数据库中的数据制作报表，可以屏幕显示或打印输出。
（3）文件输出
文件输出是系统开发的第三种通用数据输出方式。在选定方案下，将方案输入数据库和方案结果数据库自动转化为OFFICE下的EXCEL文件格式（.XLS）和文本文件格式（.TXT）并输出至方案目录下，供用户利用其它的数据处理软件分析处理，或为其它系统提供数据支持。
3.5系统管理子系统
（1）系统登录
系统登录的作用是保障系统运行安全。用户在进入系统之前，必须输入用户密码，待其身份确认后方可进入系统。
（2）系统帮助
系统帮助功能包括系统介绍、使用指南、区域及节点图片、计算器和工作日历等功能。
4结语
黄河下游水资源管理是一半结构化问题，基于GIS建立了相应的决策支持系统（WRDSDSS）。
WRDSDSS以实用为导向，更加面向实际问题。
WRDSDSS采用先进的计算机信息技术（IT）—GIS，将GIS纳入传统的DSS中，弥补了传统数据库管理系统的数据分析和表达的局限性，大大增强了数据管理和可视化水平、系统空间分析能力和友善性，从而提高决策者的决策水平。
WRDSDSS采用全新的方案管理思路，能够进行多方案的制作和比选，具有先进性。
由于时间、资金等原因，本次开发的WRDSDSS还仅是一个原型，在以后的长期应用中，需要不断地维护和进行必要的技术更新。
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支持DXF、BMP和TIF等格式的地图输出。用户可以输出不同尺寸的不同图层组合的专题地图。允许用户对专题地图进行图框设定、图例标注和添加注记等。
3.2 方案库及其管理子系统
3.2.1 方案及方案库的概念
建立水资源调度方案时需要大量信息，其中既有相对稳定的信息，如水库水位～库容曲线，特征值等；也有时刻变化的信息，如灌区土壤墒情、预报来水和用水等。对于某一调度期，在确定付诸实施的水资源调度方案时，往往需要建立多方案来反映不确定信息的影响，通过多方案比较来优选实施方案，这正是DSS解决半结构化问题的优势所在。
在此次WRDSDSS开发中，将调度期的不同预报来水、不同用水计划、以及其它计算条件的任何一种组合定义为一个方案，方案库则是由多个方案组成的集合。例如，为提出1999年黄河下游非汛期水资源调度预案，根据可能的几种来水预报和用水情况，分别建立方案：
预报丰水+高用水方案
预报丰水+中用水方案
……
预报枯水+低用水方案
建立方案库的优点是可以将制作方案的过程记录下来，这样可以实现对决策过程的全程记录，也便于对中间方案或冗余方案进行删除和再装载。
3.2.2 方案库管理子系统开发
方案库中存贮大量方案，方案管理子系统用于管理这些方案。方案库管理子系统具有打开方案、关闭方案、新建方案、删除已建方案、复制方案、方案查询和方案比较等七大功能，能够便捷地对方案库中方案进行操作。方案库管理子系统框图见图6。
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