水利工程計算機應用現(xiàn)狀與思考

水利工程計算機應用現(xiàn)狀與思考

摘要： 水利水電工程地質(zhì)又是所有這些不同行業(yè)的工程地質(zhì)專業(yè)中涉及面最廣聲望最高問題最復雜任務最艱巨的專業(yè)，這是眾所周知毋庸置疑的。水利工程計算機應用具有廣闊的發(fā)展前景，無論是數(shù)值計算、數(shù)據(jù)庫應用，還是專家系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)，都大有用武之地；特別是工程地質(zhì)制圖(主要指三維問題)，可以說是所有專業(yè)計算機制圖技術中最為復雜難度最大的，堪稱計算機圖形學中的世界性難題，很需要我們的地質(zhì)計算機人員去探索研究。

關鍵詞：水電工程 計算機 應用 思考

水利工程計算機應用工作的起點基本上與其它專業(yè)同步，初期發(fā)展也是有聲有色的，經(jīng)過十多年的努力，伴隨著改革開放的主旋律， 度過了從起步到發(fā)展的初級階段， 進入令人困惑的相持時期，最終還是拉開了檔次，走向兩極分化。十多年的發(fā)展歷程，可以概括為起步階段、發(fā)展階段、相持階段和拉開檔次等四個階段。

八十年代中期，PC-1500 袖珍計算機使得最基層的地勘隊有幸成為計算機的擁有者。袖珍機用于工程地質(zhì)水文地質(zhì)的一些小型計算，物理力學試驗資料的分析整理，一些小型的簡單圖件的繪制等等。許多袖珍計算機的使用者們將自己的經(jīng)驗和成果無私奉獻出來， 在各類專業(yè)技術刊物上登出了大量解決實際問題的源程序，自發(fā)地形成了自由軟件庫。單位和個人的應用程序的交流也比較隨便和自由， 這對提高系統(tǒng)內(nèi)計算機整體應用水平起到了積極的作用�？梢赃@樣說， 八十年代中期水利水電系統(tǒng)的袖珍計算機熱，為系統(tǒng)內(nèi)的計算機應用培養(yǎng)了人才，鍛煉了隊伍。

隨著計算機硬件和軟件技術的發(fā)展，PC 系列微機大量涌入中國市場，國內(nèi)計算機處理漢字信息技術也進入了實用階段，中國人應用計算機有了劃時代的突破， 水利水電工程地質(zhì)的計算機應用也進入了形勢大好的發(fā)展階段。系統(tǒng)內(nèi)一些領導比較重視的單位相繼組建了工程地質(zhì)專業(yè)的微機室或電算組， 裝備了一定數(shù)量的臺式微機，部分地質(zhì)師轉(zhuǎn)而從事工程地質(zhì)計算機應用工作，從此有了水利工程計算機應用的專業(yè)隊伍。在此期間，工程地質(zhì)專業(yè)計算機應用軟件有了很大發(fā)展，繪制鉆孔柱狀圖、地質(zhì)剖面圖、等值線圖、節(jié)理統(tǒng)計圖等地質(zhì)圖件亦可達到計算機出圖的實用水平；數(shù)據(jù)庫的應用方面，有了一些初步實踐和應用規(guī)劃；在工程地質(zhì)數(shù)值計算方面， 將當年在袖珍機上應用較為成熟的一些工程地質(zhì)計算程序搬到了微機上，并繼續(xù)開發(fā)了一些新的計算程序。總之，這些成果反映出工程地質(zhì)的計算機應用逐漸進入了實用階段。

Windows 系統(tǒng)走向成熟，各類編程工具、制圖平臺、數(shù)據(jù)庫平臺等等，功能越來越強大。水利水電工程地質(zhì)專業(yè)的計算機應用自然也有了新的發(fā)展， 主要表現(xiàn)在繪制鉆孔柱狀圖作了一些版本更新，或與數(shù)據(jù)庫的結(jié)合方面有些新進展，剖面圖方面可以利用數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)文件在AutoCAD 環(huán)境下處理復雜地形、斷層構(gòu)造、非鉆孔控制的地質(zhì)剖面等問題，達到了推廣應用的水平。在探討三維地模型于計算機上的實現(xiàn)亦有些新進展， 但離實用水平還有相當距離。就整體應用水平而言， 基本上沒有更為可以宣揚的重大突破，在此稱之為“相持”或“穩(wěn)定”階段,當然并不一定很合適。社會不希望動蕩，政治強調(diào)的是穩(wěn)定，而科學技術處于穩(wěn)定狀態(tài)就等于停滯不前，那可不是我們所希望的。

水利水電系統(tǒng)的工程地質(zhì)計算機應用發(fā)展很不平衡， 經(jīng)過起步、發(fā)展、相持階段之后，迅速拉開檔次就成為必然結(jié)果。主要表現(xiàn)在水平高的單位已經(jīng)建立起了勘測系統(tǒng)的Intranet，可以與分散的地質(zhì)隊實現(xiàn)遠程網(wǎng)絡通訊，交換工程及管理信息，計算機出圖率可達80 以上，地質(zhì)報告的編寫、地質(zhì)資料的分析整理等等均已達到計算機化。

工程地質(zhì)專業(yè)是工程基本建設的輔助配合性專業(yè)，在工民建、地礦、石油、交通、煤炭、電力等行業(yè)部門都有工程地質(zhì)專業(yè)，鑒于水利水電工程建設的特殊性和復雜性， 使得水利水電工程地質(zhì)又是所有這些不同行業(yè)的工程地質(zhì)專業(yè)中涉及面最廣聲望最高問題最復雜任務最艱巨的專業(yè)，這是眾所周知毋庸置疑的。水利工程計算機應用具有廣闊的發(fā)展前景，無論是數(shù)值計算、數(shù)據(jù)庫應用，還是專家系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)，都大有用武之地；特別是工程地質(zhì)制圖(主要指三維問題)，可以說是所有專業(yè)計算機制圖技術中最為復雜難度最大的，堪稱計算機圖形學中的世界性難題，很需要我們的地質(zhì)計算機人員去探索研究。

分析現(xiàn)狀產(chǎn)生的原因，自然有其深層次的內(nèi)涵，社會發(fā)展階段的局限性、經(jīng)濟體制改革的復雜性、事業(yè)單位向企業(yè)化過渡進程中的不適應性、眼前利益與長遠發(fā)展的矛盾性、舊的管理制度與新的運作機制的協(xié)調(diào)性…，似乎越理越復雜，越分析越使人困惑無奈。當我們善于將復雜問題簡單化的時候，問題就十分明顯化了。為什么一些單位在同樣的大環(huán)境下能夠走在時代的前列， 只要進行認真的調(diào)查研究，都可以得出一個常識性的結(jié)論：人才。

一個單位的領導對科學技術的發(fā)展熟視無睹，不支持此項工作，缺領導人才！ 沒有發(fā)展規(guī)劃，缺智謀人才；發(fā)展規(guī)劃搞得不好，不能組織有效的實施， 缺組織管理人才； 軟件與硬件系統(tǒng)運轉(zhuǎn)不靈，不能發(fā)揮效益，缺應用專業(yè)與計算機相結(jié)合的復合型人才；總之，一句話：缺人才。競爭的實質(zhì)是人才的競爭，那些缺人才，或不用真正的人才，或用不好人才的企業(yè)必將被市場經(jīng)濟所淘汰！

目前最時髦的詞：知識經(jīng)濟。知識經(jīng)濟的基礎是信息技術，人類社會進入了信息時代，然而，我們還在補工業(yè)時代的課。機遇與挑戰(zhàn)同在，業(yè)界一再驚呼，我們沒有趕上工業(yè)文明，決不能與信息文明失之交臂，如此千載難逢的機遇一旦失去，知識經(jīng)濟當然也就是空中樓閣。

我們撇開以上現(xiàn)狀分析中的種種體制與現(xiàn)實方面的原因，單從行業(yè)管理與應用技術的角度來看， 仍然是兩大類問題， 一是硬件，二是軟件，其組合后的情況就更多了。各勘測單位對此兩大類問題的態(tài)度差異較大，極端情況是對硬件軟件都不以為然，一般情況是重硬件輕軟件、重配置輕發(fā)揮效益、重開發(fā)輕應用、或重應用輕開發(fā)、普及與提高不能兼顧、生產(chǎn)與科研不能并舉等等。

軟件方面的問題更多一些。多年來，專業(yè)應用軟件分散、標準化程度低，各自為政，很少溝通與交流。水利水電勘測系統(tǒng)的專業(yè)軟件沒有進行過規(guī)模性的投入和開發(fā)， 更沒有正規(guī)的開發(fā)商或軟件組織來研究到底我們應該開發(fā)什么樣的軟件，上什么檔次，以什么為標準，當然也就不具備象樣的商業(yè)意義上的軟件產(chǎn)品。在行業(yè)管理方面，一些規(guī)劃設計方案難以實施，投入不夠，管理不力，或管理困難。

近年來，我們探討的另一條路就是自由軟件之路。根據(jù)本系統(tǒng)的實際情況， 我們倡議廣大地質(zhì)計算機愛好者們將自己開發(fā)的不能形成商品的軟件貢獻出來廣泛進行交流，得到了積極響應。我們將繼續(xù)倡導這一溝通交流方式， 盡可能創(chuàng)造條件使編程者的勞動得到本行業(yè)本專業(yè)的認可，進而得到社會的認可。自2000 年以來,我們在RS 和GPS 新技術利用方面有了實質(zhì)性的突破,填補了該院測繪技術在這方面的空白。作業(yè)方式為航空攝影測量飛機拍攝航空照片,采用Vexcel3000 和U1traScan5000 高精度掃描儀對構(gòu)成立體像對的航片及中心片(主片)進行掃描數(shù)字化,生成TIFF 格式影像數(shù)據(jù)文件。利用山東省水利設計院引進的武漢適普公司研制開發(fā)的VirtuoZO312 全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)對影像數(shù)據(jù)和GPS 外業(yè)像控資料進行空中三角測量、估算空三加密精度、全野外碎部點采集、數(shù)字高程模型生成和編輯、數(shù)字正攝影像生成、正攝影像測圖和數(shù)字線化圖編輯并生成線劃圖,然后進行野外補調(diào),最后編輯生成最終的線劃圖, 并轉(zhuǎn)換成Auto2CAD 的DWG 格式的圖形文件。經(jīng)實踐證明,采用RS 和GPS 技術與傳統(tǒng)的測圖方式相比較,不僅大大提高了圖形的精度和產(chǎn)品質(zhì)量,也提高了工作效率,降低了勞動強度,收到了可觀的經(jīng)濟效益。

利用GIS 強大的地理數(shù)據(jù)的集成、存儲功能對于GPS、RS 獲得水利工程數(shù)據(jù)和產(chǎn)品入庫,進行測繪成果系統(tǒng)化管理。為進一步實現(xiàn)GIS 的查詢、分析等功能提供了良好的基礎。該管理系統(tǒng)的開發(fā)是以美國ESRI 公司研制的ARC/INFO 軟件做基本平臺, 以MicrosoftVisualBasic6或者MicrosoftVisualC 開發(fā)平臺為輔助平臺來實現(xiàn)其功能的。

將地形原始數(shù)據(jù)(GPS、全站儀等采集數(shù)據(jù))輸入到系統(tǒng),經(jīng)過數(shù)據(jù)過濾后轉(zhuǎn)化為三維矢量數(shù)據(jù),進一步生成三維地面模型DTM。利用內(nèi)插手段,可以生成更高精度的DTM。DTM 在經(jīng)紋理、光照等圖先渲染操作,即生成逼真的整個測區(qū)數(shù)字地形模型,為調(diào)水工程的線路規(guī)劃設計和調(diào)整提供了很重要的參考價值。

協(xié)作網(wǎng)在軟件開發(fā)方面的原則是： 支持基礎軟件和標準軟件的開發(fā)，制定標準，研究探討專業(yè)性強難度大的軟件。盡管硬件頻繁換代，軟件瘋狂升級，但多是操作系統(tǒng)、文字處理系列軟件、工具軟件、數(shù)據(jù)庫平臺、制圖平臺等，這些平臺對于基本符合流行操作系統(tǒng)和編程工具的各專業(yè)性應用軟件，均具有單向兼容性，因此，專業(yè)應用的基礎性和標準化軟件具有相對長期穩(wěn)定的實際意義，不會象那些以商業(yè)營利為目的的軟件隨時淘汰隨時升級。顯然，開發(fā)基礎軟件和標準軟件的意義是長遠的，遲早要投入的。

參考文獻:

《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》, 中華人民共和國行業(yè)標準，SL/T188-96，中國水利出版社1997 年。

韋港，加速三維實體地質(zhì)模型在計算機上的實現(xiàn),水力發(fā)電，1996.4 期

陳祖安、鄒小安、韋港，水利工程計算機應用概述與規(guī)劃設想,水利水電工程地質(zhì)1995.1 期

韋港、冀建疆，堤防工程與環(huán)境地質(zhì)問題，《水利規(guī)劃設計》，水利部水利水電規(guī)劃設計總院院刊，2000 年第1 期。

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