El estado de desarrollo de la "cuenca digital"
1. Construcción de “cuencas hidrográficas digitales” en el extranjero
La gestión fluvial internacional se puede dividir en cuatro etapas: etapa de gestión tradicional, etapa de desarrollo de equipos y aplicación de nuevas tecnologías, y simulación de gestión informática. fase y tecnología de red y fase de tecnología de simulación. Estados Unidos, Canadá, Japón, Francia, Australia y otros países han saltado de la tercera etapa a la cuarta etapa, desde la gestión de un solo río (cuenca) a la gestión nacional, alcanzando un nivel muy alto. Estados Unidos y Japón también han implementado la gestión de recursos nacionales y el intercambio unificado de plataformas y software de datos. En la actualidad, la gobernanza de las principales cuencas fluviales de mi país se encuentra todavía en la tercera etapa y está en transición a la cuarta etapa.
(1) Gestión moderna de cuencas en los Estados Unidos: se puede decir que la gestión de cuencas en los Estados Unidos representa la dirección actual del desarrollo internacional, y se han utilizado ampliamente diversos programas informáticos, modelos de simulación y medios de alta tecnología. usado. La gestión de los recursos hídricos y los aspectos relacionados en las cuencas hidrográficas es una parte integral de los recursos del gobierno federal, y el estado de la gestión de datos de información hidrológica y de calidad del agua para casi todos los ríos y lagos de los Estados Unidos se puede ver en Internet.
Para cada río (cuenca) en los Estados Unidos, la gestión de recursos dentro de la cuenca es un sistema relativamente independiente, y se ha implementado un completo sistema automático de red de pronóstico hidrológico, un sistema automático de alerta de inundaciones y un sistema de monitoreo en tiempo real. establecido. El principal medio de recopilación de datos fluviales (cuencas) es la tecnología de teledetección. La adquisición de información de imágenes se basa principalmente en el satélite francés SPOT, el satélite canadiense RADARSAT, el satélite estadounidense LANDSAT, el satélite NOAA y otros equipos de alta tecnología relacionados, como el radar de medición de lluvia. , equipos de monitoreo en tiempo real, etc. La información de datos recopilados incluye principalmente precipitaciones, nivel del agua, calidad del agua y temperatura del agua. La transmisión de información utiliza principalmente microondas, ondas ultracortas, cables ópticos, satélites y otras tecnologías. La tecnología de simulación por computadora se usa ampliamente en la optimización multiobjetivo del pronóstico y despacho de inundaciones de ríos (cuencas), lo que mejora el nivel de utilización integral de todo el sistema de recursos hídricos y mejora en gran medida la eficiencia del trabajo y los beneficios económicos. En materia de apoyo a la decisión, se han establecido respectivos sistemas de apoyo a la decisión y de simulación en función de las características de los ríos (cuencas).
(2) Gobernanza moderna del río Loira (Francia) y de la cuenca del Rin (Alemania) en Europa. Con la integración de Europa, las fronteras entre los países europeos se vuelven cada vez menos obvias y la gestión de los ríos (cuencas) se vuelve gradualmente más consistente. La gestión moderna de las cuencas hidrográficas europeas se refleja principalmente en el seguimiento, la recopilación y transmisión de datos, el establecimiento de bases de datos y el desarrollo y aplicación de software de apoyo a las decisiones. La aplicación de tecnología avanzada moderna incluye principalmente la aplicación de sistemas de información geográfica, tecnología de teledetección, datos de teledetección por microondas, teledetección por satélite y tecnología de medición moderna.
En la actualidad, las redes de seguimiento de ríos automáticas y semiautomáticas en los países europeos desarrollados se han completado básicamente. La red de seguimiento se compone principalmente de estaciones de observación fijas, redes de radar terrestres, satélites de teledetección, etc. , que incluyen: red de monitoreo de la calidad del agua, red de monitoreo hidrometeorológico, red geodésica, teledetección y reconocimiento aéreo y otras redes de estaciones de monitoreo. Los satélites de seguimiento por teledetección incluyen principalmente los satélites IRS-P2, ALMAZ-1B, METEOSAT, LANDSAT, SPOT y ERS. Por ejemplo, los datos básicos para la gestión de la cuenca del río Rin provienen de información de imágenes SPOT, TM, SAR, ERS, DEM y datos medidos por estaciones hidrometeorológicas.
Las bases de datos europeas utilizadas para la gestión de cuencas fluviales incluyen: base de datos de datos hidrológicos, base de datos de datos meteorológicos, base de datos de datos de calidad del agua, base de datos geográfica, base de datos de resultados de evaluación de calidad y cantidad del agua, etc. Por ejemplo, la base de datos utilizada para la gestión de cuencas hidrográficas en Francia consta de una base de datos sobre agua, una base de datos sobre distribución de precipitaciones y una base de datos geográfica. La tarea principal de la base de datos de gestión de cuencas es recopilar datos en tiempo real (datos sin procesar y datos no verificados) y verificar, organizar, archivar y procesar los datos. Su función es probar la confiabilidad de los datos y mantener la integridad de los mismos; los datos y el uso eficaz de los datos. Proporciona datos para la utilización de los recursos hídricos, el control de inundaciones, el control de la contaminación del agua y la protección ecológica.
Para facilitar la gestión de cuencas hidrográficas, se han establecido modelos de procesamiento de imágenes satelitales, modelos de simulación de ecosistemas, modelos de simulación de calidad del agua, modelos de gestión de aguas superficiales, modelos de gestión de operaciones de aguas subterráneas, modelos de alerta y pronóstico de inundaciones, etc. y se han desarrollado los sistemas correspondientes.
Al mismo tiempo, con la ayuda de un sistema de red completo, la hidrología, la calidad del agua, la ecología y otra información se conectan en red para lograr el propósito de servir a la gestión de la toma de decisiones.
(3) Construcción de un sistema de información fluvial en Japón: desde el establecimiento del primer sistema de información fluvial en 1975, Japón ha desarrollado y establecido tres generaciones de sistemas de información fluvial.
En 1975, Japón estableció su primer sistema de información fluvial en el sistema del río Kisokawa. Para satisfacer las diversas necesidades de información, el Ministerio de Construcción desarrolló el sistema integrado de información fluvial de segunda generación alrededor de 1994. Se ha acortado el ciclo de recopilación de información y se ha aumentado la recopilación de datos de seguimiento, como la calidad del agua, la capa de nieve, la meteorología, la erosión del suelo y la seguridad de las represas. Para mejorar el sistema de gestión de segunda generación, en 1999 se desarrolló el sistema de tercera generación. Para promover la informatización de la gestión y la divulgación de información, el Ministerio de la Construcción ha convertido los datos hidrogeológicos de su sistema 1 de agua en una base de datos y los ha hecho públicos en Internet.
2. Construcción de una “cuenca digital” en China
Después de que se propuso el concepto de “cuenca digital”, muchos investigadores nacionales propusieron el marco general de “cuenca digital” desde diferentes perspectivas. . Zhou Xiaofeng et al. (2003) creen que el contenido principal de la "cuenca digital" es primero gestionar datos masivos multidimensionales de la cuenca y luego proporcionar llamadas utilizables para diversas aplicaciones. Yuan et al. (2001) propusieron una estructura de “capas múltiples S” para la construcción de “cuencas digitales”. Tang Junyou et al. (2003) propusieron el marco general de la cuenca digital, que consta de cuatro módulos funcionales: sistema de servicio, especificaciones técnicas, datos y gestión, y modelo de simulación. Niu Jiping (2003) propuso la arquitectura de software ortogonal de cuenca digital. Liu Jiping (2001) propuso un marco de sistema de información espacial de cuencas digitales respaldado por Internet o una red privada empresarial y utilizando ArcSDE/ArcInfo como plataforma SIG. Zhang (2001) y Liu Jiahong (2006) discutieron el marco general de la cuenca digital, incluida la capa de datos, la capa de modelo y la capa de aplicación. La investigación anterior sin duda sentó las bases para la construcción de cuencas digitales en mi país. Desde el siglo XX, China ha iniciado la construcción de una serie de ríos digitales, como el "Río Océano Digital", el "Río Amarillo Digital", el "Río Yangtze Digital", etc.
En junio de 2002, la Comisión de Conservación del Agua de Haihe completó el "Plan Maestro de la Cuenca del Río Haihe Digital" y planeó construir un "Río Haihe Digital" dentro de 10 años. En la actualidad, se han establecido inicialmente una red troncal de información para el control de inundaciones y una red troncal de transmisión de información centrada en la Comisión de Conservación del Agua de Haihe, y proyectos clave como el Proyecto de Conservación del Agua de Panjiakou han logrado un monitoreo automatizado. Inicialmente se construyeron un sistema de información para la protección de los recursos hídricos de la cuenca, un sistema automático de monitoreo de la calidad del agua para importantes fuentes de agua en Beijing y Tianjin, y un sistema de monitoreo de la conservación del suelo y el agua aguas arriba del embalse de Miyun.
La Comisión para la Conservación del Agua del Río Amarillo llama al "Río Amarillo Digital", el "Río Amarillo Prototipo" y el "Río Amarillo Modelo" los "tres Ríos Amarillos", y establece claramente que el objetivo final del "Digital Yellow River" tiene como objetivo proporcionar una gestión eficaz del río Amarillo información de apoyo a la toma de decisiones. En abril de 2003, el Ministerio de Recursos Hídricos aprobó oficialmente el plan para el proyecto "Río Amarillo Digital". Actualmente, como primera fase del proyecto "Río Amarillo Digital", se han puesto en uso el "Sistema de pronóstico y alerta de inundaciones y lluvias intensas de Xiaohua" y el "Sistema de despacho de volumen de agua del Río Amarillo".
La Comisión para la Conservación del Agua del Río Yangtze ha planificado una tarea de construcción en tres fases para el "Río Yangtze Digital". Objetivo a corto plazo: para 2003, completar la construcción de la intranet y la base de datos básica de conservación del agua del "Comité Permanente"; objetivo a medio plazo: para 2005, completar y poner en funcionamiento 11 subsistemas de aplicaciones y sistemas de seguridad a largo plazo a nivel de comité; objetivo: para 2010, completar La plataforma de información sobre la conservación del agua de la cuenca del río Yangtze y el sistema integral de apoyo a las decisiones básicamente han hecho realidad la gran visión del "Río Yangtze digital". La misión de tres fases del "Río Yangtze Digital" corresponde a los tres niveles del marco de la cuenca digital, a saber, la capa de datos, la capa de modelo y la capa de aplicación.
Además de la construcción de "cuencas digitales" en las tres cuencas fluviales principales mencionadas anteriormente, otros ríos como la cuenca del río Songliao, la cuenca del río Taihu, el río Perla, el río Heihe y el río Huaihe también han construido gradualmente comenzó a implementar la gestión de la información de las cuencas fluviales para realizar la modernización y modernización de la gestión de las cuencas fluviales Tecnología e informatización.