淺述水信息與水環(huán)境科學(xué)的研究

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摘要：水信息技術(shù)是水環(huán)境科學(xué)的一個重要分支，水信息的獲取以及處理等技術(shù)直接影響到我們對水環(huán)境的監(jiān)測和管理。水信息的獲取、水信息的處理以及水信息的傳輸和水信息的應(yīng)用這幾部分共同構(gòu)成了一個完整的水信息鏈條。本文講述了水信息的基本概念，并對水信息的獲取和處理進行了簡述，展望了水信息技術(shù)的未來發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：水信息水環(huán)境獲取和處理1.前言目前的科研領(lǐng)域，各種學(xué)科之間存在著很強的相互交叉，學(xué)科與學(xué)科之間的邊界正在不斷縮小和深化，很多知識已經(jīng)突破了傳統(tǒng)理論上的界限，向著新型的科學(xué)技術(shù)方向飛速發(fā)展。水科學(xué)正是如此。例如水科學(xué)中的水文學(xué)，就已經(jīng)發(fā)生的翻天覆地的變化。傳統(tǒng)意義上的水文學(xué)常常是通過對各種水現(xiàn)象的人為的直接的觀測而得到的，在觀測到所需要的各種數(shù)據(jù)信息之后，再通過一些物理的模型方式或者實驗方式以及數(shù)學(xué)模型的模擬方式來驗證并最終解釋水文學(xué)的各種水力規(guī)律和水文機制等等。但是，經(jīng)過長期的實踐證明，當(dāng)人類利用這些傳統(tǒng)的水文學(xué)方式獲得一些研究成果時，往往可以應(yīng)用于比較簡單或者說是單純的水文現(xiàn)象，如果是針對一些非常復(fù)雜，機理十分不明確的水文現(xiàn)象時，這種傳統(tǒng)的方法就不適用了，對于這種復(fù)雜的水文現(xiàn)象，利用傳統(tǒng)方法不僅僅過程繁瑣，難以得到正確的結(jié)果，即使得到了部分結(jié)果也存在著很大的局限性。隨著研究的深入，目前針對水科學(xué)已經(jīng)有了很多新的方法來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的局限方式，比如說信息論方法、統(tǒng)計推斷方法、人工智能方法和決策論方法等等。也正是由于多種方法并存，呈現(xiàn)百家爭鳴的局勢，在水利信息科學(xué)的發(fā)展當(dāng)中，對信息要求的多種視角之下產(chǎn)生了很多立體的需求。信息獲取的過程實現(xiàn)了很大的高科技化，其自身發(fā)展的需求也在推動信息的發(fā)展進程，因此，水信息的獲取以及水信息的處理技術(shù)都能夠獲得前所未有的發(fā)展速度，以求滿足水利方面雖水信息的需要。2.簡述水信息的獲取與處理水信息的獲取、水信息的處理以及水信息的傳輸和水信息的應(yīng)用這幾部分共同構(gòu)成了一個完整的水信息鏈條。信息獲取的“水源”是信息鏈的源泉。獲取了信息之后，要對信息進行處理，那么水信息的處理便是使得信息鏈能夠延續(xù)的關(guān)鍵部分。對信息進行獲取和處理是水利科學(xué)當(dāng)中的一個十分關(guān)鍵和重要的研究問題，也是未來重要的研究熱點和方向，同樣，也是水利科學(xué)的一個關(guān)鍵發(fā)展所在。對水信息進行獲取是第一步。在自然界當(dāng)中，有著許許多多的信息，針對水信息的獲取要適量并且準(zhǔn)確，要能夠滿足后續(xù)的工作要求。對自然信息進行不斷的客觀的獲取過程，然后在對信息進行轉(zhuǎn)化和翻譯、對水信息進行相應(yīng)的融合和挑選，最后得到所需要的部分有用的信息。水信息的獲取技術(shù)是利用水信息的獲取技術(shù)，從自然當(dāng)中客觀存在的事物上提取出來人類能夠主觀感受到的信息的多種方法和手段的總稱。這是一個多層的信息相互交融轉(zhuǎn)換和提煉的綜合過程，細細分來包括了物質(zhì)層和數(shù)據(jù)層含以及特征層共三個層次。被測對象經(jīng)過物質(zhì)層轉(zhuǎn)化成敏感的信號，然后再經(jīng)過數(shù)據(jù)層轉(zhuǎn)換成可以用于傳感的數(shù)據(jù)，最后經(jīng)過特征層變成能夠為人類所感知的信息，由此上內(nèi)容便完成了水信息的獲取。水信息的獲取過程通過不同的獲取手段所得到的水信息的獲取能力各不相同。傳統(tǒng)的水信息獲取手段往往功能單一，不能同時具備兩個或者多個功能，通常還需要經(jīng)過認(rèn)為的判斷才能得到準(zhǔn)確的水信息。但是目前常用的獲取技術(shù)則是兼具了多種功能，如同時具備數(shù)據(jù)的融合過程和水信息的感知能力，這種技術(shù)能夠跨越初級的物質(zhì)層，經(jīng)過數(shù)據(jù)層直接到達信息的感知層。隨著科技的發(fā)展，水文觀測當(dāng)中實行了很多敏感技術(shù)，先進的水信息獲取技術(shù)能夠為人類方便快捷并且高精度高準(zhǔn)確度的提供所需要的水信息，同時水信息的類型也大大地得到了豐富，這類技術(shù)有“地理信息系統(tǒng)”、“全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)”、“遙感系統(tǒng)”以及“遙測系統(tǒng)”等等。下面介紹一種新型的水信息獲取技術(shù)：無線傳感網(wǎng)絡(luò)WSN技術(shù)。人類在獲取水信息的時候，必須要考慮環(huán)境的影響，如果在惡劣的環(huán)境下，人類無法涉足，那么水信息的獲取就非常困難了?；蛘呤钱?dāng)某些地區(qū)發(fā)生了應(yīng)急事件，來不及進行周全的儀器準(zhǔn)備就要大量得到相關(guān)的水信息時，也往往令我們手忙腳亂。因此，無線傳感網(wǎng)絡(luò)WSN應(yīng)用而生并逐漸發(fā)展起來。無線傳感網(wǎng)絡(luò)WSN能夠滿足人類在惡劣環(huán)境和偏遠地區(qū)獲取水信息的要求。無線傳感網(wǎng)絡(luò)WSN是由許多的移動的或者是靜止的傳感器之間以自由組織或者是多跳組織的通信方式來構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。無線傳感網(wǎng)絡(luò)WSN的作用是采集處理和協(xié)作信息感知，以及對網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理區(qū)域里的感知對象的監(jiān)測結(jié)果信息進行傳輸，最后把這些信息一起傳遞給用戶。3.結(jié)語水信息與人類的生活息息相關(guān)，我們的生活離不開水以及水信息。水信息作為水環(huán)境科學(xué)的一種重要的分支，并且作為一種新型的科學(xué)，水信息的內(nèi)涵和范疇還處于探索發(fā)現(xiàn)階段，并沒有完全走向高潮。同世界發(fā)達國家相比，我國的水信息技術(shù)還有著十分明顯的差距，因此，為了促進我國水信息技術(shù)的發(fā)展和成熟，還有很多挑戰(zhàn)和難題需要面對和解決。加強水信息學(xué)的研究工作，能夠為我國水利學(xué)的完善貢獻一份重要的力量，在未來會成為一個重要的研究方向。水信息學(xué)是由傳統(tǒng)的水利科學(xué)與現(xiàn)代的信息學(xué)所交叉的一種科學(xué)，水信息在水環(huán)境發(fā)展中扮演著十分重要的角色，最近收到了世界和國內(nèi)的重要關(guān)注。水信息的獲取技術(shù)等新興的科學(xué)技術(shù)，也是處于飛速的發(fā)展當(dāng)中。水信息的獲取與處理技術(shù)在水信息學(xué)當(dāng)中的應(yīng)用，是十分重要和關(guān)鍵的。在整個水信息的信息鏈當(dāng)中占據(jù)著十分重要的地位，水信息的獲取和處理技術(shù)的不斷發(fā)展，在未來會帶動整個水科學(xué)行業(yè)的科學(xué)技術(shù)的突飛猛進，同樣，水環(huán)境技術(shù)的發(fā)展也依賴于水信息技術(shù)的發(fā)展。只有獲取到準(zhǔn)確的有價值的水信息，才能為我們提供準(zhǔn)確分析和描述水環(huán)境的基礎(chǔ)，才能為水環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域提供應(yīng)用和管理決策的支撐。參考文獻：[1]國家自然科學(xué)基金委員會.水利科學(xué)[M]//自然科學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略調(diào)研報告.北京：科學(xué)出版社，1994.[2]顧正華，唐洪武，李云，等.水信息學(xué)與智能水力學(xué)[J].河海大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2020，31（5）：518-521.[3]梅濤，葛運建，汪增福，等.信息獲取的理論基礎(chǔ)與學(xué)科體系初探[C]//梅濤，葛運建，汪增福.中國科學(xué)院信息獲取學(xué)