2016年，國(guó)務(wù)院正式發(fā)布《促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動(dòng)綱要》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《綱要》），明確提出構(gòu)建以人為本、惠及全民的民生服務(wù)新體系。圍繞服務(wù)型政府建設(shè)，在公用事業(yè)、城鄉(xiāng)環(huán)境、農(nóng)村生活、減災(zāi)救災(zāi)、社會(huì)救助、勞動(dòng)就業(yè)、社區(qū)服務(wù)等領(lǐng)域全面推廣大數(shù)據(jù)應(yīng)用。這標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)全面進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，大數(shù)據(jù)影響著我們生活的方方面面。

隨著大數(shù)據(jù)在各大領(lǐng)域運(yùn)用的逐步深化，氣象、水利大數(shù)據(jù)得到有效應(yīng)用。氣象與水利想結(jié)合的大數(shù)據(jù)時(shí)代來(lái)了，當(dāng)大數(shù)據(jù)和氣象、水利相遇，又會(huì)為我們的生活帶來(lái)怎樣奇妙的變化？

有個(gè)典型的案例：貴州因?yàn)闅夂驈?fù)雜，災(zāi)害頻發(fā)，同樣注重氣象大數(shù)據(jù)在監(jiān)控和預(yù)警方面的作用。2011年黔西南布依族苗族自治州望謨縣發(fā)生一次特大山洪泥石流災(zāi)害，就是因?yàn)榧皶r(shí)預(yù)警才避免巨大損失。在災(zāi)害發(fā)生當(dāng)天，氣象局大數(shù)據(jù)中心監(jiān)測(cè)到望謨縣境內(nèi)受高空切變和冷空氣影響,可能形成強(qiáng)降水,并引發(fā)泥石流，于是立刻發(fā)出警報(bào)，提醒當(dāng)?shù)卣e極組織了防災(zāi)救災(zāi)工作。“貴州是多氣象災(zāi)害多發(fā)、易發(fā)、頻發(fā)的省份,氣象大數(shù)據(jù)在防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)中大有可為?！辟F州省氣象局副局長(zhǎng)湯筑強(qiáng)說(shuō)。案例體現(xiàn)了氣象大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)在山洪泥石流、洪水等方面的突出作用。

同樣的，在水利行業(yè)領(lǐng)域，近些年水利信息化發(fā)展取得很大的進(jìn)展，比如防汛抗旱、山洪災(zāi)害、洪水風(fēng)險(xiǎn)圖等項(xiàng)目及系統(tǒng)的實(shí)施，為各級(jí)水利部門(mén)的防汛減災(zāi)工作提供了強(qiáng)有力的支撐，同時(shí)也積累了大量的水利信息化數(shù)據(jù)，為水利大數(shù)據(jù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

大數(shù)據(jù)時(shí)代，氣象與水利的深度結(jié)合，將不斷拓寬氣象水利服務(wù)的領(lǐng)域，從最基礎(chǔ)的天氣預(yù)報(bào)到現(xiàn)有的專(zhuān)業(yè)專(zhuān)項(xiàng)服務(wù)、防災(zāi)減災(zāi)，為社會(huì)創(chuàng)造財(cái)富、減輕損失。而大數(shù)據(jù)，成為氣象水利服務(wù)不斷創(chuàng)新和完善的重要支撐。

一.技術(shù)路線

收集和處理公開(kāi)的全球衛(wèi)星遙感、地形地貌、結(jié)合專(zhuān)業(yè)的氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，并通過(guò)不斷采集水利工程用戶(hù)的特性數(shù)據(jù)，建立多元的大數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。依靠自主研發(fā)的通用洪水預(yù)報(bào)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)任意區(qū)域徑流過(guò)程的預(yù)報(bào)，結(jié)合用戶(hù)需要提供個(gè)性化產(chǎn)品及服務(wù)，用戶(hù)利用互聯(lián)網(wǎng)，可通過(guò)平臺(tái)獲得未來(lái)1小時(shí)、3小時(shí)、6小時(shí)、24小時(shí)、72小時(shí)的洪水總量、洪水過(guò)程、最大洪峰等預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)水庫(kù)、水電站等水利工程進(jìn)行科學(xué)決策及調(diào)度。

關(guān)鍵資源結(jié)構(gòu)圖

大數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)平臺(tái)數(shù)據(jù)的來(lái)源多元化，分為公開(kāi)數(shù)據(jù)和行業(yè)專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)兩類(lèi)。

（1）公開(kāi)數(shù)據(jù)

分為靜態(tài)數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)兩部分，靜態(tài)數(shù)據(jù)主要包括美國(guó)國(guó)家航空航天局、中國(guó)科學(xué)院等機(jī)構(gòu)所屬科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)外公開(kāi)發(fā)布的關(guān)于地球科學(xué)、生命科學(xué)、天文與空間等方面的地理空間特征數(shù)據(jù)，而動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)主要指以上科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心提供的實(shí)時(shí)地理空間采集數(shù)據(jù)與中國(guó)氣象局?jǐn)?shù)值預(yù)報(bào)中心等全球氣象機(jī)構(gòu)發(fā)布的實(shí)時(shí)氣象數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品，包括地理高程數(shù)據(jù)、Landsat遙感、MODIS遙感、NCAR鏡像、ADOAP大氣科學(xué)分析數(shù)據(jù)、T639模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品等。

大數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)平臺(tái)主要數(shù)據(jù)類(lèi)型

（2）行業(yè)專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)平臺(tái)通過(guò)搭建應(yīng)用系統(tǒng)，根據(jù)用戶(hù)提出的個(gè)性需求提供專(zhuān)業(yè)應(yīng)用服務(wù)。專(zhuān)業(yè)服務(wù)需要客戶(hù)提供專(zhuān)題內(nèi)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、流域河道地形、水庫(kù)及電站工況、庫(kù)容和發(fā)電能力、灌區(qū)作物種植等工程特性參數(shù)。

二.挖掘處理

大數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)平臺(tái)的數(shù)據(jù)處理包括了大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)與地理空間數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，前者主要負(fù)責(zé)大數(shù)據(jù)的特定應(yīng)用分析，后者主要負(fù)責(zé)對(duì)地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與應(yīng)用服務(wù)。

大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)作為數(shù)據(jù)分析與處理的核心，是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘加工的核心工廠，其事務(wù)結(jié)構(gòu)如下所示。

大數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)平臺(tái)事務(wù)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)處理平臺(tái)的主要組成是數(shù)據(jù)模型中心，數(shù)據(jù)模型中心是大數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)平臺(tái)核心技術(shù)的體現(xiàn)，集成了國(guó)內(nèi)外成熟的、較前沿的相關(guān)技術(shù)。

（1）自主開(kāi)發(fā)并具有專(zhuān)利技術(shù)的技術(shù)產(chǎn)品包括洪水預(yù)報(bào)、洪水調(diào)度以及產(chǎn)匯流預(yù)報(bào)模型等，這些專(zhuān)利技術(shù)都是大數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)平臺(tái)通過(guò)累積多年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)后提煉得到的核心技術(shù)，是洪水預(yù)報(bào)調(diào)度產(chǎn)品的深層次的價(jià)值體現(xiàn)。

（2）國(guó)內(nèi)技術(shù)方面系統(tǒng)采用了一些行業(yè)內(nèi)較常用的計(jì)算模型，如多水源新安江模型、陜北模型等。模型管理支持動(dòng)態(tài)添加，每當(dāng)發(fā)現(xiàn)更好更專(zhuān)業(yè)，或者是為了其它行業(yè)分析需要，系統(tǒng)都可以快速地進(jìn)行模型的添加與集成，實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)式地增強(qiáng)處理分析能力。

（3）在國(guó)外技術(shù)方面系統(tǒng)引進(jìn)了丹麥水力模擬模型MIKE、瑞士Pix4D公司基于航拍影像建立空間模型的Pix3Dmapper、法國(guó)Acute3D公司基于影像的三維空間建模環(huán)境Smart3D等，空間建模的作用體現(xiàn)在獲得高分辨率的地理地形環(huán)境，為分析水力水文特征與災(zāi)害評(píng)估等提供支持。

通過(guò)將這些技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，再加上氣象的數(shù)值化預(yù)報(bào)成果與得到的高分辨測(cè)繪地理數(shù)據(jù)，為之后挖掘各種預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、優(yōu)化調(diào)度等數(shù)據(jù)打下結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)。

三.關(guān)鍵技術(shù)

對(duì)來(lái)水預(yù)報(bào)的關(guān)鍵技術(shù)專(zhuān)題進(jìn)行深入研究，結(jié)合大數(shù)據(jù)思路進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，逐項(xiàng)突破技術(shù)瓶頸，提升技術(shù)指標(biāo)。關(guān)鍵技術(shù)包括地表土壤含水量計(jì)算、水文模擬技術(shù)、優(yōu)化調(diào)度技術(shù)、分布式計(jì)算等。

（1）地表土壤含水量計(jì)算：根據(jù)地表濕度與地表溫度之間的關(guān)系，以及氣溫變化對(duì)這種關(guān)系的影響分析，經(jīng)過(guò)氣象衛(wèi)星熱紅外波段信息與地表溫度的有效轉(zhuǎn)換，建立起一個(gè)連續(xù)監(jiān)測(cè)地表土壤含水量的遙感模型。

（2）水文模擬技術(shù)：各種流域水文模型的研究及應(yīng)用于水文基本規(guī)律研究、水旱災(zāi)害防治、水資源評(píng)價(jià)與開(kāi)發(fā)利用、水環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)、氣候變化及人類(lèi)活動(dòng)對(duì)水資源和水環(huán)境影響等領(lǐng)域。

（3）水庫(kù)（電站）優(yōu)化調(diào)度技術(shù)：根據(jù)入庫(kù)流量過(guò)程，遵照一定的調(diào)度準(zhǔn)則和約束條件建立數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用優(yōu)化求解技術(shù)尋求最優(yōu)的水庫(kù)調(diào)度方案，使發(fā)電、防洪、灌溉、供水等各方面在整個(gè)分析期內(nèi)的總效益最大。

（4）分布式計(jì)算：分布式計(jì)算是一種計(jì)算方法，和集中式計(jì)算是相對(duì)的。隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，有些應(yīng)用需要非常巨大的計(jì)算能力才能完成，如果采用集中式計(jì)算，需要耗費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)完成。分布式計(jì)算將該應(yīng)用分解成許多小的部分，分配給多臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。這樣可以節(jié)約整體計(jì)算時(shí)間，大大提高計(jì)算效率。

基于以上關(guān)鍵技術(shù)，大大增加洪水預(yù)見(jiàn)期、有效提高了洪水預(yù)報(bào)精度、顯著提高了分析計(jì)算速度。