水利工程計算機應用現狀與思考
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(zhuān)業(yè)中涉及面最廣聲望最高問(wèn)題最復雜任務(wù)最艱巨的專(zhuān)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(wú)論是數值計算、數據庫應用，還是專(zhuān)家系統、網(wǎng)絡(luò )系統，都大有用武之地；特別是工程地質(zhì)制圖(主要指三維問(wèn)題)，可以說(shuō)是所有專(zhuān)業(yè)計算機制圖技術(shù)中最為復雜難度最大的，堪稱(chēng)計算機圖形學(xué)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(guān)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(diǎn)基本上與其它專(zhuān)業(yè)同步，初期發(fā)展也是有聲有色的，經(jīng)過(guò)十多年的努力，伴隨著(zhù)改革開(kāi)放的主旋律， 度過(guò)了從起步到發(fā)展的初級階段， 進(jìn)入令人困惑的相持時(shí)期，最終還是拉開(kāi)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(kāi)檔次等四個(gè)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(xué)試驗資料的分析整理，一些小型的簡(jiǎn)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(wú)私奉獻出來(lái)， 在各類(lèi)專(zhuān)業(yè)技術(shù)刊物上登出了大量解決實(shí)際問(wèn)題的源程序，自發(fā)地形成了自由軟件庫。單位和個(gè)人的應用程序的交流也比較隨便和自由， 這對提高系統內計算機整體應用水平起到了積極的作用�？梢赃@樣說(shuō)， 八十年代中期水利水電系統的袖珍計算機熱，為系統內的計算機應用培養了人才，鍛煉了隊伍。
隨著(zhù)計算機硬件和軟件技術(shù)的發(fā)展，PC 系列微機大量涌入中國市場(chǎng)，國內計算機處理漢字信息技術(shù)也進(jìn)入了實(shí)用階段，中國人應用計算機有了劃時(shí)代的突破， 水利水電工程地質(zhì)的計算機應用也進(jìn)入了形勢大好的發(fā)展階段。系統內一些領(lǐng)導比較重視的單位相繼組建了工程地質(zhì)專(zhuān)業(yè)的微機室或電算組， 裝備了一定數量的臺式微機，部分地質(zhì)師轉而從事工程地質(zhì)計算機應用工作，從此有了水利工程計算機應用的專(zhuān)業(yè)隊伍。在此期間，工程地質(zhì)專(zhuān)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(xiàn)圖、節理統計圖等地質(zhì)圖件亦可達到計算機出圖的實(shí)用水平；數據庫的應用方面，有了一些初步實(shí)踐和應用規劃；在工程地質(zhì)數值計算方面， 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，并繼續開(kāi)發(fā)了一些新的計算程序�？傊�，這些成果反映出工程地質(zhì)的計算機應用逐漸進(jìn)入了實(shí)用階段。
Windows 系統走向成熟，各類(lèi)編程工具、制圖平臺、數據庫平臺等等，功能越來(lái)越強大。水利水電工程地質(zhì)專(zhuān)業(yè)的計算機應用自然也有了新的發(fā)展， 主要表現在繪制鉆孔柱狀圖作了一些版本更新，或與數據庫的結合方面有些新進(jìn)展，剖面圖方面可以利用數據庫和數據文件在A(yíng)utoCAD 環(huán)境下處理復雜地形、斷層構造、非鉆孔控制的地質(zhì)剖面等問(wèn)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(shí)現亦有些新進(jìn)展， 但離實(shí)用水平還有相當距離。就整體應用水平而言， 基本上沒(méi)有更為可以宣揚的重大突破，在此稱(chēng)之為“相持”或“穩定”階段,當然并不一定很合適。社會(huì )不希望動(dòng)蕩，政治強調的是穩定，而科學(xué)技術(shù)處于穩定狀態(tài)就等于停滯不前，那可不是我們所希望的。
水利水電系統的工程地質(zhì)計算機應用發(fā)展很不平衡， 經(jīng)過(guò)起步、發(fā)展、相持階段之后，迅速拉開(kāi)檔次就成為必然結果。主要表現在水平高的單位已經(jīng)建立起了勘測系統的Intranet，可以與分散的地質(zhì)隊實(shí)現遠程網(wǎng)絡(luò )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(xiě)、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(zhuān)業(yè)是工程基本建設的輔助配合性專(zhuān)業(yè)，在工民建、地礦、石油、交通、煤炭、電力等行業(yè)部門(mén)都有工程地質(zhì)專(zhuān)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(zhuān)業(yè)中涉及面最廣聲望最高問(wèn)題最復雜任務(wù)最艱巨的專(zhuān)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(wú)論是數值計算、數據庫應用，還是專(zhuān)家系統、網(wǎng)絡(luò )系統，都大有用武之地；特別是工程地質(zhì)制圖(主要指三維問(wèn)題)，可以說(shuō)是所有專(zhuān)業(yè)計算機制圖技術(shù)中最為復雜難度最大的，堪稱(chēng)計算機圖形學(xué)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。
分析現狀產(chǎn)生的原因，自然有其深層次的內涵，社會(huì )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(guò)渡進(jìn)程中的不適應性、眼前利益與長(cháng)遠發(fā)展的矛盾性、舊的管理制度與新的運作機制的協(xié)調性…，似乎越理越復雜，越分析越使人困惑無(wú)奈。當我們善于將復雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化的時(shí)候，問(wèn)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(shí)代的前列， 只要進(jìn)行認真的調查研究，都可以得出一個(gè)常識性的結論：人才。
一個(gè)單位的領(lǐng)導對科學(xué)技術(shù)的發(fā)展熟視無(wú)睹，不支持此項工作，缺領(lǐng)導人才！ 沒(méi)有發(fā)展規劃，缺智謀人才；發(fā)展規劃搞得不好，不能組織有效的實(shí)施， 缺組織管理人才； 軟件與硬件系統運轉不靈，不能發(fā)揮效益，缺應用專(zhuān)業(yè)與計算機相結合的復合型人才；總之，一句話(huà)：缺人才。競爭的實(shí)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(chǎng)經(jīng)濟所淘汰！
目前最時(shí)髦的詞：知識經(jīng)濟。知識經(jīng)濟的基礎是信息技術(shù)，人類(lèi)社會(huì )進(jìn)入了信息時(shí)代，然而，我們還在補工業(yè)時(shí)代的課。機遇與挑戰同在，業(yè)界一再驚呼，我們沒(méi)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(kāi)以上現狀分析中的種種體制與現實(shí)方面的原因，單從行業(yè)管理與應用技術(shù)的角度來(lái)看， 仍然是兩大類(lèi)問(wèn)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(lèi)問(wèn)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(kāi)發(fā)輕應用、或重應用輕開(kāi)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(wèn)題更多一些。多年來(lái)，專(zhuān)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。水利水電勘測系統的專(zhuān)業(yè)軟件沒(méi)有進(jìn)行過(guò)規模性的投入和開(kāi)發(fā)， 更沒(méi)有正規的開(kāi)發(fā)商或軟件組織來(lái)研究到底我們應該開(kāi)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，一些規劃設計方案難以實(shí)施，投入不夠，管理不力，或管理困難。
近年來(lái)，我們探討的另一條路就是自由軟件之路。根據本系統的實(shí)際情況， 我們倡議廣大地質(zhì)計算機愛(ài)好者們將自己開(kāi)發(fā)的不能形成商品的軟件貢獻出來(lái)廣泛進(jìn)行交流，得到了積極響應。我們將繼續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(dòng)得到本行業(yè)本專(zhuān)業(yè)的認可，進(jìn)而得到社會(huì )的認可。自2000 年以來(lái),我們在RS 和GPS 新技術(shù)利用方面有了實(shí)質(zhì)性的突破,填補了該院測繪技術(shù)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 高精度掃描儀對構成立體像對的航片及中心片(主片)進(jìn)行掃描數字化,生成TIFF 格式影像數據文件。利用山東省水利設計院引進(jìn)的武漢適普公司研制開(kāi)發(fā)的VirtuoZO312 全數字化攝影測量系統對影像數據和GPS 外業(yè)像控資料進(jìn)行空中三角測量、估算空三加密精度、全野外碎部點(diǎn)采集、數字高程模型生成和編輯、數字正攝影像生成、正攝影像測圖和數字線(xiàn)化圖編輯并生成線(xiàn)劃圖,然后進(jìn)行野外補調,最后編輯生成最終的線(xiàn)劃圖, 并轉換成Auto2CAD 的DWG 格式的圖形文件。經(jīng)實(shí)踐證明,采用RS 和GPS 技術(shù)與傳統的測圖方式相比較,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(dòng)強度,收到了可觀(guān)的經(jīng)濟效益。
利用GIS 強大的地理數據的集成、存儲功能對于GPS、RS 獲得水利工程數據和產(chǎn)品入庫,進(jìn)行測繪成果系統化管理。為進(jìn)一步實(shí)現GIS 的查詢(xún)、分析等功能提供了良好的基礎。該管理系統的開(kāi)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M(jìn)icrosoftVisualC++開(kāi)發(fā)平臺為輔助平臺來(lái)實(shí)現其功能的。
將地形原始數據(GPS、全站儀等采集數據)輸入到系統,經(jīng)過(guò)數據過(guò)濾后轉化為三維矢量數據,進(jìn)一步生成三維地面模型DTM。利用內插手段,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(gè)測區數字地形模型,為調水工程的線(xiàn)路規劃設計和調整提供了很重要的參考價(jià)值。
協(xié)作網(wǎng)在軟件開(kāi)發(fā)方面的原則是： 支持基礎軟件和標準軟件的開(kāi)發(fā)，制定標準，研究探討專(zhuān)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、文字處理系列軟件、工具軟件、數據庫平臺、制圖平臺等，這些平臺對于基本符合流行操作系統和編程工具的各專(zhuān)業(yè)性應用軟件，均具有單向兼容性，因此，專(zhuān)業(yè)應用的基礎性和標準化軟件具有相對長(cháng)期穩定的實(shí)際意義，不會(huì )象那些以商業(yè)營(yíng)利為目的的軟件隨時(shí)淘汰隨時(shí)升級。顯然，開(kāi)發(fā)基礎軟件和標準軟件的意義是長(cháng)遠的，遲早要投入的。
參考文獻:
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[4]韋港、冀建疆，堤防工程與環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，《水利規劃設計》，水利部水利水電規劃設計總院院刊，2000 年第1 期。
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