水利工程計(jì)算機(jī)應(yīng)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(fù)雜任務(wù)最艱巨的專業(yè)，這是眾所周知毋庸置疑的。水利工程計(jì)算機(jī)應(yīng)用具有廣闊的發(fā)展前景，無論是數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，還是專家系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)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(jì)算機(jī)制圖技術(shù)中最為復(fù)雜難度最大的，堪稱計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的世界性難題，很需要我們的地質(zhì)計(jì)算機(jī)人員去探索研究。

    關(guān)鍵詞：水電工程 計(jì)算機(jī) 應(yīng)用 思考

    水利工程計(jì)算機(jī)應(yīng)用工作的起點(diǎn)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(jìn)入令人困惑的相持時(shí)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(gè)階段。

    八十年代中期，PC-1500 袖珍計(jì)算機(jī)使得最基層的地勘隊(duì)有幸成為計(jì)算機(jī)的擁有者。袖珍機(jī)用于工程地質(zhì)水文地質(zhì)的一些小型計(jì)算，物理力學(xué)試驗(yàn)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(jì)算機(jī)的使用者們將自己的經(jīng)驗(yàn)和成果無私奉獻(xiàn)出來， 在各類專業(yè)技術(shù)刊物上登出了大量解決實(shí)際問題的源程序，自發(fā)地形成了自由軟件庫。單位和個(gè)人的應(yīng)用程序的交流也比較隨便和自由， 這對提高系統(tǒng)內(nèi)計(jì)算機(jī)整體應(yīng)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(jì)算機(jī)熱，為系統(tǒng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用培養(yǎng)了人才，鍛煉了隊(duì)伍。

    隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)的發(fā)展，PC 系列微機(jī)大量涌入中國市場，國內(nèi)計(jì)算機(jī)處理漢字信息技術(shù)也進(jìn)入了實(shí)用階段，中國人應(yīng)用計(jì)算機(jī)有了劃時(shí)代的突破， 水利水電工程地質(zhì)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用也進(jìn)入了形勢大好的發(fā)展階段。系統(tǒng)內(nèi)一些領(lǐng)導(dǎo)比較重視的單位相繼組建了工程地質(zhì)專業(yè)的微機(jī)室或電算組， 裝備了一定數(shù)量的臺式微機(jī)，部分地質(zhì)師轉(zhuǎn)而從事工程地質(zhì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用工作，從此有了水利工程計(jì)算機(jī)應(yīng)用的專業(yè)隊(duì)伍。在此期間，工程地質(zhì)專業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)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(jì)圖等地質(zhì)圖件亦可達(dá)到計(jì)算機(jī)出圖的實(shí)用水平；數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用方面，有了一些初步實(shí)踐和應(yīng)用規(guī)劃；在工程地質(zhì)數(shù)值計(jì)算方面， 將當(dāng)年在袖珍機(jī)上應(yīng)用較為成熟的一些工程地質(zhì)計(jì)算程序搬到了微機(jī)上，并繼續(xù)開發(fā)了一些新的計(jì)算程序。總之，這些成果反映出工程地質(zhì)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用逐漸進(jìn)入了實(shí)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(qiáng)大。水利水電工程地質(zhì)專業(yè)的計(jì)算機(jī)應(yīng)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(jìn)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(fù)雜地形、斷層構(gòu)造、非鉆孔控制的地質(zhì)剖面等問題，達(dá)到了推廣應(yīng)用的水平。在探討三維地模型于計(jì)算機(jī)上的實(shí)現(xiàn)亦有些新進(jìn)展， 但離實(shí)用水平還有相當(dāng)距離。就整體應(yīng)用水平而言， 基本上沒有更為可以宣揚(yáng)的重大突破，在此稱之為“相持”或“穩(wěn)定”階段,當(dāng)然并不一定很合適。社會不希望動(dòng)蕩，政治強(qiáng)調(diào)的是穩(wěn)定，而科學(xué)技術(shù)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(jì)算機(jī)應(yīng)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(duì)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊，交換工程及管理信息，計(jì)算機(jī)出圖率可達(dá)80 以上，地質(zhì)報(bào)告的編寫、地質(zhì)資料的分析整理等等均已達(dá)到計(jì)算機(jī)化。

    工程地質(zhì)專業(yè)是工程基本建設(shè)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(shè)的特殊性和復(fù)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(fù)雜任務(wù)最艱巨的專業(yè)，這是眾所周知毋庸置疑的。水利工程計(jì)算機(jī)應(yīng)用具有廣闊的發(fā)展前景，無論是數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，還是專家系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)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(jì)算機(jī)制圖技術(shù)中最為復(fù)雜難度最大的，堪稱計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的世界性難題，很需要我們的地質(zhì)計(jì)算機(jī)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(jì)體制改革的復(fù)雜性、事業(yè)單位向企業(yè)化過渡進(jìn)程中的不適應(yīng)性、眼前利益與長遠(yuǎn)發(fā)展的矛盾性、舊的管理制度與新的運(yùn)作機(jī)制的協(xié)調(diào)性…，似乎越理越復(fù)雜，越分析越使人困惑無奈。當(dāng)我們善于將復(fù)雜問題簡單化的時(shí)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(shí)代的前列， 只要進(jìn)行認(rèn)真的調(diào)查研究，都可以得出一個(gè)常識性的結(jié)論：人才。 [論文網(wǎng) LunWenDataCom]

    一個(gè)單位的領(lǐng)導(dǎo)對科學(xué)技術(shù)的發(fā)展熟視無睹，不支持此項(xiàng)工作，缺領(lǐng)導(dǎo)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(shí)施， 缺組織管理人才； 軟件與硬件系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)不靈，不能發(fā)揮效益，缺應(yīng)用專業(yè)與計(jì)算機(jī)相結(jié)合的復(fù)合型人才；總之，一句話：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)必將被市場經(jīng)濟(jì)所淘汰！

    目前最時(shí)髦的詞：知識經(jīng)濟(jì)。知識經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)是信息技術(shù)，人類社會進(jìn)入了信息時(shí)代，然而，我們還在補(bǔ)工業(yè)時(shí)代的課。機(jī)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(jī)遇一旦失去，知識經(jīng)濟(jì)當(dāng)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(shí)方面的原因，單從行業(yè)管理與應(yīng)用技術(shù)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(yīng)用、或重應(yīng)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(yīng)用軟件分散、標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(yīng)該開發(fā)什么樣的軟件，上什么檔次，以什么為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)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(shè)計(jì)方案難以實(shí)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(shí)際情況， 我們倡議廣大地質(zhì)計(jì)算機(jī)愛好者們將自己開發(fā)的不能形成商品的軟件貢獻(xiàn)出來廣泛進(jìn)行交流，得到了積極響應(yīng)。我們將繼續(xù)倡導(dǎo)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)本專業(yè)的認(rèn)可，進(jìn)而得到社會的認(rèn)可。自2000 年以來,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(bǔ)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(jī)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(jìn)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(shè)計(jì)院引進(jìn)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(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(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(jìn)行野外補(bǔ)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(shí)踐證明,采用RS 和GPS 技術(shù)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(dòng)強(qiáng)度,收到了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

    利用GIS 強(qiáng)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(jìn)行測繪成果系統(tǒng)化管理。為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)GIS 的查詢、分析等功能提供了良好的基礎(chǔ)。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M(jìn)icrosoftVisualC++開發(fā)平臺為輔助平臺來實(shí)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(jìn)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(gè)測區(qū)數(shù)字地形模型,為調(diào)水工程的線路規(guī)劃設(shè)計(jì)和調(diào)整提供了很重要的參考價(jià)值。

    協(xié)作網(wǎng)在軟件開發(fā)方面的原則是： 支持基礎(chǔ)軟件和標(biāo)準(zhǔn)軟件的開發(fā)，制定標(biāo)準(zhǔn)，研究探討專業(yè)性強(qiáng)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(yīng)用軟件，均具有單向兼容性，因此，專業(yè)應(yīng)用的基礎(chǔ)性和標(biāo)準(zhǔn)化軟件具有相對長期穩(wěn)定的實(shí)際意義，不會象那些以商業(yè)營利為目的的軟件隨時(shí)淘汰隨時(shí)升級。顯然，開發(fā)基礎(chǔ)軟件和標(biāo)準(zhǔn)軟件的意義是長遠(yuǎn)的，遲早要投入的。[論/文/網(wǎng) LunWenData/Com]

    參考文獻(xiàn):

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

    [2]韋港，加速三維實(shí)體地質(zhì)模型在計(jì)算機(jī)上的實(shí)現(xiàn),水力發(fā)電，1996.4 期

    [3]陳祖安、鄒小安、韋港，水利工程計(jì)算機(jī)應(yīng)用概述與規(guī)劃設(shè)想,水利水電工程地質(zhì)1995.1 期

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