流域数字化管理是新时期水利发展的战略性需求。基于广东省第一次全国水利普查数据共享与应用服务平台，探讨构建“数字武江”系统。将该系统划分为可视化基础信息平台和综合管理与决策系统两大部分，旨在通过对广东省水利普查成果相关数据的综合处理、分析和研究，形成武江流域基础地理、自然资源、水利设施以及社会和经济等多主题流域信息平台，同时建立数字武江流域防洪决策辅助系统，为政府相关部门的决策提供现代化的信息数字支持。
1 引言
全国第一次水利普查是迄今为止我国各种水利统计调查中最完整、最系统的一次，获得了更加全面、系统、准确、可靠的基础水信息。如何充分利用普查成果信息，有效提供应用服务以满足实际业务需求，是实现水利普查资源信息共享，辅助水利建设决策的重要方面。
作为“数字地球”的重要组成部分，“数字流域”是建立在流域尺度上以水为纽带的复杂系统，它以空间坐标为框架，以空间技术为主要手段，是流域信息资源采集整合、管理更新、共享服务和开发利用的支撑平台[1]。在国外，流域数字化管理起步较早，流域相关管理功能被开发成相应的模块，集成到商业软件中，如HydroEearth，ArcHydro就是典型的例子。在国内，随着“数字清江”[2]、“数字黄河”[3]、“数字长江”[4]等工程的进展，数字流域的建设也开始发展起来。其中，如何有效利用计算机技术，将流域数据在网络平台上实现更进一步的空间分析和互操作，并且进行流域的水文、水动力模拟，实现抗洪减灾，水资源的可持续利用等，仍是数字流域工程需要解决与实现的重要问题之一。
本文基于广东省第一次全国水利普查数据共享与应用服务平台[5]，以广东省北江一级支流武江流域为应用示范流域，探讨构建“数字武江”流域系统。
2 “数字武江”系统框架
广东省第一次全国水利普查数据共享与应用服务平台是基于SOA架构和Web Service技术，集成前端海量普查数据存储、发布与共享以及后端业务应用系统的定制与服务的一个全开放的系统。“数字武江”流域系统是基于该平台进行建设。
“数字流域”是一个巨大的系统工程，根据其内涵，数字流域工程是在数字流域平台上，利用数字流域的数据接入和服务功能，集成了对象流域的具体数据和相应的专门应用模型的系统。将“数字武江”系统划分为：“数字武江”可视化基础信息平台和“数字武江”综合管理与决策系统两大部分（见图1）。
系统采用典型的C/S与B/S混合软件体系结构（见图2）。“数字武江”可视化基础信息平台采用B/S体系结构，综合运用3S及多媒体和网络等技术将全流域的地理环境、基础设施、自然资源、人文景观、生态环境、人口分布、社会和经济状态等各种信息进行动态的展示（见图3）。
“数字武江”综合管理与决策系统采用C/S体系结构，为专业用户提供对水利专业数据的查询浏览，同时对水利专业数据进行分析，目前，综合管理与决策系统主要集成了洪水调度、洪水演进、洪水淹没损失分析等专业模型，能为流域防洪决策提供防洪调度、洪水淹没分析及二三维的信息展示等技术支持。
3 系统数据库
3.1 数据来源
系统平台信息主要包括：① 流域基本信息：自然地理信息，如流域地形地貌、气候、土地利用、植被等；社会经济发展信息，如人口、劳力组成、工农业产值、产业结构、人均收入、粮食产量等；② 专业信息：水文水利信息，如水文站点、水利设施、历史水情、河道地形等。
3.2 数据存储
“数字武江”流域系统数据库将依据广东省水利普查成果数据库的数据格式和建库标准进行建设，划分为流域基础信息数据库及专业信息数据库2个子库。水利普查成果信息由本系统通过向广东省第一次水利普查数据共享与应用服务平台申请服务来获取，该平台所有数据都存储在Oracle中，其中空间数据利用ArcSDE进行管理和维护，属性数据则存储在Oracle的表空间中。另外，还获取并补充存储流域其他基本信息及支持系统应用的专业信息，建立专业信息数据库。
4 水利专业模型集成
划分为数据模块、数值计算模块、控制模块和图形显示模块，通过综合分析模块间的相互关系，确定数据流程和具体的集成融合方法（见图4）。
（1）数据模块
计算数据：为计算模块提供地形数据和边界条件；
结果绘制数据：包括地形或者水面的形状数据和模型纹理贴图时的图片数据，由于显示所需要的数据频率往往快于水利专业模型计算得到的数据频率。结果绘制数据采用实时内插的方法，来完成大量的模拟计算与三维显示同步的实时显示功能。
（2）控制模块
包括计算线程控制、边界条件控制、参数控制以及场景和视角控制。计算线程控制可以实现计算线程的启动、暂停、恢复和结束等功能；边界条件、参数控制可以对公共内存块的边界条件进行修改。
（3）数值计算模块
水利专业模型由Visual Fortran 编译器编译成动态链接库（DLL），其计算过程在计算线程中进行。
（4）图形显示模块
模型和数据显示的主要模块，实现三维动画显示。
根据上述集成思路，研发并集成了河道一维、蓄滞洪区二维水动力学实时洪水调度耦合模型，与水利普查数据结合，在珠江流域的水利业务运行中得到很好应用。
5 系统主要功能模块
5.1 “数字武江”可视化基础信息平台
“数字武江”可视化基础信息平台主要功能包括包括流域基础信息（如流域自然概况、水系及水文站点分布、水利工程、水资源分布、重要基础设施等）、水雨情、防洪形势等查询、大型水库、水闸等重点防洪工程的二、三维展示、防洪决策信息查询与展示（包括洪水预报、洪水调度（静库容洪水调度和动库容洪水调度）、淹没展示及灾害评估等几个方面）（图5）。
5.2“数字武江”综合管理与决策支持系统
“数字武江”防洪决策支持系统主要功能包括数据入库更新、数据管理维护、实时雨情信息管理、水水利工程建设管理、社会经济信息管理、防洪调度（静库容、动库容调洪）、淹没分析、三维洪水淹没仿真、二维洪水淹没、淹没损失评估等功能（见图6）。
6 结语
本文在广东省第一次全国水利普查数据共享与应用服务平台的基础上，探讨“数字武江”流域系统建设，对水利普查各种成果数据资源进行综合分析处理，结合实时水情、工情、社会经济等数据，建立典型的数字流域系统工程，通过洪水调度模型、洪水淹没分析模型及三维仿真、虚拟现实技术，为防洪决策提供辅助支持，为政府、相关部门及用户提供现代化的数字信息服务。
参考文献
[1] 李纪人，潘世兵，张建立，等. 中国数字流域[M]. 北京：电子工业出版社. 2009
[2] 刘吉平，王乘，袁艳斌，等. 数字流域中的空间信息及其框架结构研究[J].水电能源科学，2001，19(3)18-22.
[3] 王光谦，李铁键. 黄河数字流域模型[J].中国科技论文在线，2007，2(7)：492-499.
[4] 谭德宝. 数字流域技术在流域现代化管理中的应用[J].长江科学院院报，2011，28(10)：193-196.
[5] 黄东，李海彬，徐林春，等. 广东省水利普查数据库与信息管理系统设计[J].中国水利，2012，22：60-61.
作者简介：黄东，李海彬，徐林春，练伟航，李虎成
广东省水利水电科学研究院，广东省水动力学应用研究重点实验室
原标题：全国第一次水利普查成果应用探讨——“数字武江”流域体系构建
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