水利工程計算機應用現(xiàn)狀與思考

   摘要： 水利水電工程地質又是所有這些不同行業(yè)的工程地質專業(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)、網絡系統(tǒng)，都大有用武之地；特別是工程地質制圖(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水文地質的一些小型計算，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)內計算機整體應用水平起到了積極的作用。可以這樣說， 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， 水利水電工程地質的計算機應用也進入了形勢大好的發(fā)展階段。系統(tǒng)內一些領導比較重視的單位相繼組建了工程地質專業(yè)的微機室或電算組， 裝備了一定數(shù)量的臺式微機，部分地質師轉而從事工程地質計算機應用工作，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、地質剖面圖、等值線圖、節(jié)理統(tǒng)計圖等地質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�？傊�，這些成果反映出工程地質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、斷層構造、非鉆孔控制的地質剖面等問題，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)的工程地質計算機應用發(fā)展很不平衡， 經過起步、發(fā)展、相持階段之后，迅速拉開檔次就成為必然結果。主要表現(xiàn)在水平高的單位已經建立起了勘測系統(tǒng)的Intranet，可以與分散的地質隊實現(xiàn)遠程網絡通訊，交換工程及管理信息，計算機出圖率可達80 以上，地質報告的編寫、地質資料的分析整理等等均已達到計算機化。

    工程地質專業(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又是所有這些不同行業(yè)的工程地質專業(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)、網絡系統(tǒng)，都大有用武之地；特別是工程地質制圖(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，很需要我們的地質計算機人員去探索研究。

    分析現(xiàn)狀產生的原因，自然有其深層次的內涵，社會發(fā)展階段的局限性、經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， 只要進行認真的調查研究，都可以得出一個常識性的結論：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)運轉不靈，不能發(fā)揮效益，缺應用專業(yè)與計算機相結合的復合型人才；總之，一句話：缺人才。競爭的實質是人才的競爭，那些缺人才，或不用真正的人才，或用不好人才的企業(yè)必將被市場經濟所淘汰！

    目前最時髦的詞：知識經濟。知識經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,最后編輯生成最終的線劃圖, 并轉換成Auto2CAD 的DWG 格式的圖形文件。經實踐證明,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品質量,也提高了工作效率,降低了勞動強度,收到了可觀的經濟效益。

    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),經過數(shù)據(jù)過濾后轉化為三維矢量數(shù)據(jù),進一步生成三維地面模型DTM。利用內插手段,可以生成更高精度的DTM。DTM 在經紋理、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,為調水工程的線路規(guī)劃設計和調整提供了很重要的參考價值。

    協(xié)作網在軟件開發(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:

    [1]《堤防工程地質勘察規(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。

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

    [3]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1995.1 期

    [4]韋港、冀建疆，堤防工程與環(huán)境地質問題，《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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