夏永發(fā)，宋祥勝，張希娥

（山東省水利綜合事業(yè)服務(wù)中心，山東 濟南 250014）

水資源是人類社會生存和發(fā)展必需的重要資源。隨著經(jīng)濟和社會發(fā)展，水資源供給和需求的失衡越來越嚴重，水資源的管理和保護成為全世界共同面臨的重大挑戰(zhàn)。在此背景下，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)因其優(yōu)勢在水資源管理和保護工作中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

1 大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的應(yīng)用

1.1 數(shù)據(jù)采集與整合

大數(shù)據(jù)分析技術(shù)可以分析和處理大量來自傳感器、計量設(shè)備、數(shù)據(jù)庫等多種來源的數(shù)據(jù)，從而可以更全面、準確地評估水資源狀況，預(yù)測未來趨勢，進而提供有效的水資源管理決策輔助。數(shù)據(jù)采集與整合主要包括：

1）數(shù)據(jù)來源：從氣象站、水文站、地下水檢測站等監(jiān)測設(shè)備上收集數(shù)據(jù)，包括降雨量、水位、流量、水質(zhì)等變量。

2）數(shù)據(jù)質(zhì)量：在獲取數(shù)據(jù)的過程中，需要考慮數(shù)據(jù)質(zhì)量，包括數(shù)據(jù)的精度、采樣頻率等，并盡可能地去除異物干擾和數(shù)據(jù)孔隙。

3）數(shù)據(jù)整合：將來自不同設(shè)備的數(shù)據(jù)進行整合，統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集的時間集、數(shù)據(jù)格式以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在整合后，對原始數(shù)據(jù)進行預(yù)處理。數(shù)據(jù)預(yù)處理包括清洗、轉(zhuǎn)換、歸一化等操作，以確保數(shù)據(jù)具有統(tǒng)一性和可分析性。

4）數(shù)據(jù)存儲：選擇合適的數(shù)據(jù)存儲方式，包括關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、分布式存儲方式等。

通過使用多種數(shù)據(jù)采集和整合方法以及工具，可以幫助工作人員獲取更多、更準確、更多樣化的數(shù)據(jù)，以便更全面、精準地了解所在地水資源的特點和運行規(guī)律。

1.2 數(shù)據(jù)挖掘與分析

數(shù)據(jù)挖掘是通過自動或半自動的手段，從大量數(shù)據(jù)中尋找隱藏信息、模式和關(guān)系的過程。數(shù)據(jù)分析是利用特殊技術(shù)和工具，對原始數(shù)據(jù)進行挖掘、分析和處理，以期獲得有用的信息。其可以實現(xiàn)以下目標：

1）預(yù)測水資源的供需關(guān)系：根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和相關(guān)條件，通過建立預(yù)測模型來預(yù)測未來水資源的供需關(guān)系，從而指導相關(guān)決策的制定。

2）分析水資源的利用效率：多來源收集耗水耗能數(shù)據(jù)，通過分析數(shù)據(jù)，優(yōu)化用水流程，提高水資源利用效率并減少浪費。

3）水資源的動態(tài)管理：在大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的支持下，實現(xiàn)根據(jù)歷史和即時數(shù)據(jù)，對水資源進行動態(tài)管理和監(jiān)測，以保障水資源的可持續(xù)利用。

4）水質(zhì)評價與管理：通過收集水質(zhì)數(shù)據(jù)，建立水質(zhì)評價模型和分類器，實現(xiàn)對水質(zhì)的持續(xù)監(jiān)測和控制。

通過數(shù)據(jù)挖掘和分析，可以更好地了解水資源狀況，提高水資源利用效率，促進水資源的保護和可持續(xù)利用。

1.3 數(shù)據(jù)可視化與模擬

數(shù)據(jù)可視化與模擬主要針對不同數(shù)據(jù)采用不同的可視化表達方式，直觀地展示水資源的相關(guān)狀況。比如，通過顏色分級顯示水質(zhì)好壞；采用虛擬化和模擬技術(shù)，以建立三維地圖和環(huán)境模型等方式，更清晰、準確地展示水資源分布情況和變化趨勢。在水資源評價與分析領(lǐng)域，數(shù)據(jù)可視化與模擬的應(yīng)用包括以下方面：

1）水資源的分布和變化情況：通過地圖、圖表等可視化技術(shù)，呈現(xiàn)豐富而多樣化的數(shù)據(jù)成果，以便工作人員快速理解大量數(shù)據(jù)的含義，更好地理解水資源的分布和變化情況。

2）水資源的使用效率：通過可視化手段，呈現(xiàn)水資源利用的各個方面，比如干旱情況，工業(yè)、灌溉用水等方面的數(shù)據(jù)，以便快速辨別重點區(qū)域，分段識別控制等。

3）模擬與預(yù)測：利用大數(shù)據(jù)分析和模擬技術(shù)，對水資源的預(yù)測和模擬數(shù)據(jù)進行可視化呈現(xiàn)。通過動態(tài)模擬和預(yù)測，輔以可視化手段，為決策和規(guī)劃提供全面和準確的信息。

由于水資源評價與分析通常涉及到龐大的數(shù)據(jù)集和復雜的分析過程，因此，數(shù)據(jù)的可視化成為大數(shù)據(jù)分析技術(shù)至關(guān)重要的應(yīng)用領(lǐng)域。

2 存在的問題及解決方案

2.1 存在的問題

1）數(shù)據(jù)質(zhì)量問題：大數(shù)據(jù)分析技術(shù)需要獲取大規(guī)模的數(shù)據(jù)，但在數(shù)據(jù)獲取過程中，由于存在數(shù)據(jù)缺失、數(shù)據(jù)錯誤等情況，對于數(shù)據(jù)質(zhì)量會產(chǎn)生不利影響。

2）數(shù)據(jù)隱私保護問題：大數(shù)據(jù)分析需要處理大量的隱私信息，可能會涉及個人信息、重要數(shù)據(jù)泄漏等問題。

3）數(shù)據(jù)挖掘算法選擇問題：大數(shù)據(jù)分析算法種類繁多，如何選擇合適的算法進行數(shù)據(jù)分析和處理，顯得尤為重要。

4）技術(shù)水平和人才短缺問題：大數(shù)據(jù)分析技術(shù)屬于高新技術(shù)領(lǐng)域，需要大量專業(yè)的技術(shù)人才，但目前人才缺口較大，技術(shù)水平參差不齊。

2.2 解決方案

1）在數(shù)據(jù)的采集和整合階段，相關(guān)人員需要對數(shù)據(jù)質(zhì)量進行嚴格的把控，篩選符合實情的數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的高質(zhì)量。

2）強化數(shù)據(jù)保護措施，使用加密算法等進行數(shù)據(jù)保護，對于涉及重要隱私的數(shù)據(jù)，要合法合規(guī)地使用，并強調(diào)個人隱私保護。

3）在數(shù)據(jù)挖掘算法選擇時，應(yīng)根據(jù)不同的應(yīng)用場景和具體目標選擇合適的算法，實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析和挖掘的精準化。

4）各級要支持大數(shù)據(jù)分析技術(shù)人才的培養(yǎng)和隊伍建設(shè)，建立科研團隊，加強技術(shù)培訓和人才引進，提高大數(shù)據(jù)分析技術(shù)水平和應(yīng)用能力。同時，完善相關(guān)法律法規(guī)和政策引導，鼓勵和推動大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速發(fā)展。

3 結(jié) 語

通過對大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在水資源評價與分析中的應(yīng)用進行探討，可以得出，一方面，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)可以挖掘分析出更加豐富的數(shù)據(jù)信息，為評估水資源提供更加科學的依據(jù)；另一方面，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的應(yīng)用需要解決數(shù)據(jù)質(zhì)量問題，做好隱私數(shù)據(jù)保護工作。需要加強技術(shù)研發(fā)和法律法規(guī)制度建設(shè)，以更好地推動大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在水資源管理保護中的應(yīng)用。