2016年，國務(wù)院正式發(fā)布《促進大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要》（以下簡稱《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)、社會救助、勞動就業(yè)、社區(qū)服務(wù)等領(lǐng)域全面推廣大數(shù)據(jù)應(yīng)用。這標志著我國已經(jīng)全面進入大數(shù)據(jù)時代，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)時代來了，當大數(shù)據(jù)和氣象、水利相遇，又會為我們的生活帶來怎樣奇妙的變化？

有個典型的案例：貴州因為氣候復(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，就是因為及時預(yù)警才避免巨大損失。在災(zāi)害發(fā)生當天，氣象局大數(shù)據(jù)中心監(jiān)測到望謨縣境內(nèi)受高空切變和冷空氣影響,可能形成強降水,并引發(fā)泥石流，于是立刻發(fā)出警報，提醒當?shù)卣e極組織了防災(zāi)救災(zāi)工作?！百F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州省氣象局副局長湯筑強說。案例體現(xiàn)了氣象大數(shù)據(jù)監(jiān)測預(yù)測在山洪泥石流、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)展取得很大的進展，比如防汛抗旱、山洪災(zāi)害、洪水風(fēng)險圖等項目及系統(tǒng)的實施，為各級水利部門的防汛減災(zāi)工作提供了強有力的支撐，同時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)報到現(xiàn)有的專業(yè)專項服務(wù)、防災(zāi)減災(zāi)，為社會創(chuàng)造財富、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

收集和處理公開的全球衛(wèi)星遙感、地形地貌、結(jié)合專業(yè)的氣象預(yù)報數(shù)據(jù)，并通過不斷采集水利工程用戶的特性數(shù)據(jù)，建立多元的大數(shù)據(jù)倉庫。依靠自主研發(fā)的通用洪水預(yù)報模型進行數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)全球范圍內(nèi)任意區(qū)域徑流過程的預(yù)報，結(jié)合用戶需要提供個性化產(chǎn)品及服務(wù)，用戶利用互聯(lián)網(wǎng)，可通過平臺獲得未來1小時、3小時、6小時、24小時、72小時的洪水總量、洪水過程、最大洪峰等預(yù)報數(shù)據(jù)，結(jié)合實際情況對水庫、水電站等水利工程進行科學(xué)決策及調(diào)度。

關(guān)鍵資源結(jié)構(gòu)圖

大數(shù)據(jù)預(yù)報平臺數(shù)據(jù)的來源多元化，分為公開數(shù)據(jù)和行業(yè)專業(yè)數(shù)據(jù)兩類。

（1）公開數(shù)據(jù)

分為靜態(tài)數(shù)據(jù)、動態(tài)數(shù)據(jù)兩部分，靜態(tài)數(shù)據(jù)主要包括美國國家航空航天局、中國科學(xué)院等機構(gòu)所屬科學(xué)數(shù)據(jù)庫對外公開發(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)，而動態(tài)數(shù)據(jù)主要指以上科學(xué)數(shù)據(jù)庫計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心提供的實時地理空間采集數(shù)據(jù)與中國氣象局數(shù)值預(yù)報中心等全球氣象機構(gòu)發(fā)布的實時氣象數(shù)值預(yù)報產(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)報產(chǎn)品等。

大數(shù)據(jù)預(yù)報平臺主要數(shù)據(jù)類型

（2）行業(yè)專業(yè)數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)預(yù)報平臺通過搭建應(yīng)用系統(tǒng)，根據(jù)用戶提出的個性需求提供專業(yè)應(yīng)用服務(wù)。專業(yè)服務(wù)需要客戶提供專題內(nèi)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)、流域河道地形、水庫及電站工況、庫容和發(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)報平臺的數(shù)據(jù)處理包括了大數(shù)據(jù)處理平臺與地理空間數(shù)據(jù)服務(wù)平臺，前者主要負責(zé)大數(shù)據(jù)的特定應(yīng)用分析，后者主要負責(zé)對地理空間數(shù)據(jù)進行分析與應(yīng)用服務(wù)。

大數(shù)據(jù)處理平臺作為數(shù)據(jù)分析與處理的核心，是對數(shù)據(jù)進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)報平臺事務(wù)結(jié)構(gòu)

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

（1）自主開發(fā)并具有專利技術(shù)的技術(shù)產(chǎn)品包括洪水預(yù)報、洪水調(diào)度以及產(chǎn)匯流預(yù)報模型等，這些專利技術(shù)都是大數(shù)據(jù)預(yù)報平臺通過累積多年的行業(yè)經(jīng)驗后提煉得到的核心技術(shù)，是洪水預(yù)報調(diào)度產(chǎn)品的深層次的價值體現(xiàn)。

（2）國內(nèi)技術(shù)方面系統(tǒng)采用了一些行業(yè)內(nèi)較常用的計算模型，如多水源新安江模型、陜北模型等。模型管理支持動態(tài)添加，每當發(fā)現(xiàn)更好更專業(yè)，或者是為了其它行業(yè)分析需要，系統(tǒng)都可以快速地進行模型的添加與集成，實現(xiàn)漸進式地增強處理分析能力。

（3）在國外技術(shù)方面系統(tǒng)引進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)害評估等提供支持。

通過將這些技術(shù)進行結(jié)合，再加上氣象的數(shù)值化預(yù)報成果與得到的高分辨測繪地理數(shù)據(jù)，為之后挖掘各種預(yù)測預(yù)報、優(yōu)化調(diào)度等數(shù)據(jù)打下結(jié)實的基礎(chǔ)。

三.關(guān)鍵技術(shù)

對來水預(yù)報的關(guān)鍵技術(shù)專題進行深入研究，結(jié)合大數(shù)據(jù)思路進行技術(shù)創(chuàng)新，逐項突破技術(shù)瓶頸，提升技術(shù)指標。關(guān)鍵技術(shù)包括地表土壤含水量計算、水文模擬技術(shù)、優(yōu)化調(diào)度技術(shù)、分布式計算等。

（1）地表土壤含水量計算：根據(jù)地表濕度與地表溫度之間的關(guān)系，以及氣溫變化對這種關(guān)系的影響分析，經(jīng)過氣象衛(wèi)星熱紅外波段信息與地表溫度的有效轉(zhuǎn)換，建立起一個連續(xù)監(jiān)測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、水資源評價與開發(fā)利用、水環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)保護、氣候變化及人類活動對水資源和水環(huán)境影響等領(lǐng)域。

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

（4）分布式計算：分布式計算是一種計算方法，和集中式計算是相對的。隨著計算技術(shù)的發(fā)展，有些應(yīng)用需要非常巨大的計算能力才能完成，如果采用集中式計算，需要耗費相當長的時間來完成。分布式計算將該應(yīng)用分解成許多小的部分，分配給多臺計算機進行處理。這樣可以節(jié)約整體計算時間，大大提高計算效率。

基于以上關(guān)鍵技術(shù)，大大增加洪水預(yù)見期、有效提高了洪水預(yù)報精度、顯著提高了分析計算速度。