大數(shù)據(jù)技術(shù)在水利信息化中的應(yīng)用展望

馬院峰

（天水市水旱災(zāi)害防治中心）

0 引 言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的不斷突破擴(kuò)展水利數(shù)據(jù)服務(wù)的領(lǐng)域，在現(xiàn)階段，水利數(shù)據(jù)不僅僅應(yīng)用在防預(yù)災(zāi)害和減小災(zāi)害、水利工程流程的設(shè)計(jì)等傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域，而是更多將大數(shù)據(jù)技術(shù)與現(xiàn)代信息化技術(shù)相融合運(yùn)用到遙感、射頻、GIS等技術(shù)領(lǐng)域，全面拓展了水利信息化的維度和空間類型，因此，隨著水利信息化的不斷發(fā)展，如何有效的將大數(shù)據(jù)技術(shù)運(yùn)用在水利領(lǐng)域已經(jīng)成為研究學(xué)者的一個(gè)研究方向。文章首先闡述大數(shù)據(jù)技術(shù)的相關(guān)概念及內(nèi)涵，概述在現(xiàn)狀條件下大數(shù)據(jù)技術(shù)在水利信息化建設(shè)方面的應(yīng)用狀況，最后以大數(shù)據(jù)技術(shù)在中國(guó)水利信息化的應(yīng)用前景進(jìn)行論述，研究成果對(duì)于推動(dòng)大數(shù)據(jù)技術(shù)在水利信息化中的應(yīng)用起到一定的推進(jìn)作用。

1 大數(shù)據(jù)技術(shù)的基本概述

1.1 大數(shù)據(jù)技術(shù)的含義

通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外針對(duì)大數(shù)據(jù)理論的基本研究，目前大數(shù)據(jù)主要是指對(duì)海量數(shù)據(jù)資料進(jìn)行有針對(duì)性獲取以及對(duì)數(shù)據(jù)的整理，然后將收集到的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類并分析。由于大數(shù)據(jù)技術(shù)在搜集數(shù)據(jù)并歸類整理時(shí)參考了相關(guān)性數(shù)據(jù)，因此獲得的問(wèn)題分析以及趨勢(shì)分析結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確度，從而有利于對(duì)于目標(biāo)項(xiàng)目決策的制定。因此大數(shù)據(jù)技術(shù)在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析時(shí)優(yōu)于傳統(tǒng)的隨機(jī)分析方法等。

1.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)的特點(diǎn)

結(jié)合現(xiàn)有的研究成果，文章歸納大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：一是數(shù)據(jù)具有大量性，同時(shí)數(shù)據(jù)的海量性也是大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。二是具備高速性。大數(shù)據(jù)技術(shù)以大量的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行研究，同時(shí)在分析處理數(shù)據(jù)時(shí)，一方面要保證處理數(shù)據(jù)的有效性，另一方面在分析數(shù)據(jù)時(shí)要能夠消耗較少的時(shí)間，因此高速性也是大數(shù)據(jù)技術(shù)備受關(guān)注的主要原因。三是具備的類型較多。處理海量數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)技術(shù)的基本屬性，而且大數(shù)據(jù)技術(shù)還可以針對(duì)人物圖像、圖片、視頻等類別進(jìn)行分析，并將分析結(jié)果可視化的進(jìn)行展示，因此大數(shù)據(jù)技術(shù)在現(xiàn)階段廣泛的應(yīng)用到各行各業(yè)中。四是具備較高的價(jià)值。因?yàn)榇髷?shù)據(jù)技術(shù)具備其他技術(shù)未有的優(yōu)勢(shì)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)本身的先進(jìn)性，使得大數(shù)據(jù)技術(shù)在目前科研等領(lǐng)域中取得了可喜的成果。

2 水利大數(shù)據(jù)的應(yīng)用前景

2.1 云計(jì)算應(yīng)用

從理論技術(shù)層面看，大數(shù)據(jù)技術(shù)與云計(jì)算是相輔相成，如何有效地進(jìn)行云計(jì)算部署、從海量數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值的信息元素并針對(duì)性的進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘與分析，以及虛擬化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，都要以云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行實(shí)施。

云計(jì)算在現(xiàn)階段不僅可以在流域高精度層面進(jìn)行廣泛的應(yīng)用，而且也可以在多尺度的實(shí)時(shí)模擬演算維度進(jìn)行仿真模擬。針對(duì)在較大區(qū)域范圍進(jìn)行計(jì)算、或是廣泛區(qū)域的河流計(jì)算以及在二維水動(dòng)力模型或是三維的水動(dòng)力模型，已經(jīng)循環(huán)漸進(jìn)的向分布式模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在河流水循環(huán)的模擬時(shí)，可以利用云計(jì)算技術(shù)中的網(wǎng)絡(luò)分布式計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)施，利用這種技術(shù)，可以將復(fù)雜的二維水動(dòng)力學(xué)或是三維水動(dòng)力學(xué)及其伴生過(guò)程模型進(jìn)行拆分，同時(shí)將拆分的多個(gè)子程序分別進(jìn)行計(jì)算而且是同步進(jìn)行。

2.2 三維智能協(xié)同設(shè)計(jì)

眾所周知，水利工程的設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的耦合度，不僅滲透多個(gè)領(lǐng)域而且同時(shí)需要多專業(yè)設(shè)計(jì)人員協(xié)同合作，甚至在水利工程設(shè)計(jì)實(shí)施的某個(gè)階段，需要將不同領(lǐng)域設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)方案、成果等及時(shí)的進(jìn)行共享并集成試驗(yàn)，從而滿足工程設(shè)計(jì)的需求。因此為了盡可能地提高工作效率、保障水利工程的安全性、縮減水利工程的設(shè)計(jì)、施工時(shí)間，確保水利工程在不同的設(shè)計(jì)階段能夠平衡設(shè)計(jì)人員工作及作息時(shí)間，有必要將三維智能協(xié)同設(shè)計(jì)運(yùn)用于水利工程當(dāng)中。

所謂三維智能協(xié)同設(shè)計(jì)，三維協(xié)同的基礎(chǔ)是三維數(shù)字化、三維協(xié)同的載體是三維設(shè)計(jì)平臺(tái)，再結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)形成一個(gè)數(shù)據(jù)、資源共享和集成的過(guò)程。在目前階段，三維智能設(shè)計(jì)平臺(tái)不僅可以讓設(shè)計(jì)人員、施工人員感官的認(rèn)識(shí)設(shè)計(jì)過(guò)程以及工程的設(shè)計(jì)進(jìn)度，包括但不限于地形、地貌、電氣設(shè)施、布局等，而且能夠可視化水利工程從設(shè)計(jì)到竣工的全過(guò)程。

通過(guò)查閱現(xiàn)有針對(duì)三維智能協(xié)同系統(tǒng)的研究成果，以及三維智能協(xié)同系統(tǒng)在實(shí)際使用過(guò)程中的狀況，在目前狀況下，水利工程的設(shè)計(jì)人員可以在同一個(gè)三維智能協(xié)同平臺(tái)進(jìn)行流程化的操作，而且可以實(shí)施同步更新水利工程設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)，并可將水利工程的資料、資源實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)共享進(jìn)行水利工程設(shè)計(jì)。當(dāng)水利工程的設(shè)計(jì)完成后，將設(shè)計(jì)方案上傳到云端服務(wù)器，項(xiàng)目組的成員可根據(jù)上傳的電子設(shè)計(jì)方案進(jìn)行建模，當(dāng)項(xiàng)目組成員將工程的不同部分建模完成后，三維智能協(xié)同平臺(tái)可以通過(guò)本身具有的鏈接功能集成模型。

2.3 信息化系統(tǒng)的建設(shè)

大數(shù)據(jù)技術(shù)在水利信息化中的應(yīng)用既是挑戰(zhàn)又是機(jī)遇，大數(shù)據(jù)技術(shù)融合5G 技術(shù)將是我國(guó)發(fā)展的重要趨勢(shì)，水利工程的后期發(fā)展也必將擺脫現(xiàn)有的工藝流程，而是運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)達(dá)到水利工程智能化、自動(dòng)化、便捷化。雖然在現(xiàn)狀條件下，大數(shù)據(jù)技術(shù)以及5G 技術(shù)尚未融合到我國(guó)多數(shù)水利工程設(shè)計(jì)、施工等流程內(nèi)，但是隨著我國(guó)水利工程的發(fā)展，以及信息時(shí)代的要求，大數(shù)據(jù)技術(shù)、5G技術(shù)運(yùn)用到水利工程中是必然趨勢(shì)。為了實(shí)現(xiàn)水利工程達(dá)到智慧水利的程度，就要進(jìn)一步推動(dòng)業(yè)務(wù)信息化系統(tǒng)的改進(jìn)，業(yè)務(wù)信息化系統(tǒng)作為水利工程信息化的重要單元，有必要結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)、5G 技術(shù)等其他先進(jìn)的研究成果，從而實(shí)現(xiàn)水利工程從設(shè)計(jì)、施工以及工程運(yùn)營(yíng)的生命周期內(nèi)智能化。因此，水利信息化的構(gòu)建要結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)、5G技術(shù)以及底層的oracle數(shù)據(jù)庫(kù)和機(jī)器學(xué)習(xí)工具等，從而實(shí)現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的水利工程信息化系統(tǒng)的構(gòu)建，見(jiàn)圖1。

圖1 水利工程信息化系統(tǒng)的構(gòu)建圖

3 研究結(jié)論

文章首先從大數(shù)據(jù)的基本含義進(jìn)行闡述，概述了大數(shù)據(jù)技術(shù)的內(nèi)涵，然后結(jié)合現(xiàn)有的研究成果，歸納總結(jié)大數(shù)據(jù)技術(shù)的四種特性，最后從云計(jì)算應(yīng)用、三維智能協(xié)同設(shè)計(jì)以及信息化系統(tǒng)的建設(shè)三個(gè)維度展望了大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用前景，研究成果對(duì)于促進(jìn)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用起到一定的積極作用。