基于黄河资源整合共享的知识图谱研究和应用

基于黄河资源整合共享的知识图谱研究和应用
发布时间：2022-05-23T03:17:39.438Z 来源：《中国建设信息化》2022年2月第3期作者：卜龙龙
[导读] 水是生命之源，人类的生产活动离不开水资源。

我国人口众多，用水总量大，水资源总量有限，
卜龙龙
滨州黄河河务局滨城黄河河务局，山东省滨州市256600
摘要：水是生命之源，人类的生产活动离不开水资源。

我国人口众多，用水总量大，水资源总量有限，人均水资源占有量低，水资源时空分布不均，水资源短缺问题严重。

2019年9月18日,习近平总书记在黄河流域生态保护和高质量发展座谈会上发表重要讲话,结合黄河流域的生态保护与高质量发展具体实际,从多个层面阐述了生态文明建设的重大意义。

黄河流域生态一直面临着森林草场破坏,水土流失严重,土地沙化加剧;自然资源开采过度,环境遭到破坏,野生动物急剧减少;泥沙,土壤盐碱化严重,下游悬河防汛加剧等问题,成为众多学者研究的重点和热点,并取得了大量研究成果。

关键词：黄河资源整合共享；知识图谱；应用
引言
当前中国治水的主要矛盾为人民群众对水资源水生态水环境的需求与水利行业监管能力不足之间的矛盾。

下一步水利工作的重心将聚焦保障人民生命财产安全，锻长板、补短板、固底板，不断提高水旱灾害防御能力和水平。

如何用好各项水工程，为防洪减灾、抗旱、供水、生态环境保护等提供决策支持，最大限度解决水生态保护、水资源利用中存在的各项问题，是目前流域管理中所面临的最为迫切的工作。

信息化手段可为流域的工程调度提供技术支撑。

但是，随着水利信息化理念的发展、需求的不断深化，现有的流域管理信息化技术手段、建设模式、建设成果等已无法满足流域大范围、大尺度、多维、多工程、多目标的联合调度运行管理需求，急需提升水利信息化水平以适应新时代要求。

1黄河流域生态环境保护研究的热点问题
(1)黄土高原。

黄土高原是黄河流域生态环境相关研究最为重要的热点区域，因其特殊的自然条件和频繁的人类活动，使得黄土高原水土流失严重、被侵蚀强度较大、生态系统退化、生态环境脆弱，加剧了荒漠化发展和伴生灾害的发生，制约了黄河生态安全保护屏障和生态建设的发展。

(2)西北地区。

西北地区是黄河流域生态环境问题研究的另一热点区域，地区特色为干旱缺水、荒漠广布、风沙较多、生态脆弱、开发难度较大等，具体而言，甘肃、青海在相关研究中极具代表性。

当前黄河流域青海段存在着土地沙化趋势严峻、冰川湿地退缩水源涵养功能下降、生态环境治理难度大等问题，生态环境表现出极大的脆弱性，青海省生态环境问题受到学者广泛关注;甘肃省气候干旱，植被覆盖率低，水土流失严重，水资源十分匮乏，相关的生态环境问题一直受到重点关注。

(3)内蒙古自治区。

黄河流域内蒙古段包括河套平原、土默川平原、大黑河平原区、鄂尔多斯高原、阴山南麓等地区，该区域水土流失严重，泥沙淤积明显，地下水开采率达到97.97%，已接近极值，区域水资源短缺是制约当地经济社会发展最重要的因素之一。

黄河流域内蒙古段水土流失、水资源开发和利用成为该区域生态环境问题研究的重要主题。

2基于黄河资源整合共享的知识图谱研究
科学知识图谱是一种重要的文献分析方法，这一方法可以克服读者在主观阅读中进行文献归纳的局限，在多个研究学科中均得到较多应用。

Cite Space是应用Java语言开发的一款信息可视化软件，在研究中可以用它对特定领域的文献或集合进行梳理分析。

Cite Space软件对数据格式要求较低，可对来源于CNKI等多种数据库的数据进行转换计算，可根据需要形成多种图谱，便于研究某一主题的演进情况。

所检索到的有关黄河生态研究的文献中,主要涉及的学科和研究领域有环境、水利工程、区域经济、农业资源与环境、生物、农业经济、林学、地球物理、地理等。

中文发文量《人民黄河》最多,收录了240篇有关黄河生态研究的文献;外文发文量Science of the Total Environment最多,2019年期刊影响因子6.551。

同时可以看出,在外文发文量Top20的出版物中,会议论文占据了将近1/3,高质量高水平期刊论文有限,故应加大发表期刊论文,尤其高质量高水平期刊论文的奖励措施,提高其产出率。

文献的关键词是对其研究内容、对象、方法等的高度总结和概括,阅读时可以通过摘要和关键词快速了解文献的主要研究内容和方法。

通过文献计量的方法对关键词进行高频和突变分析并加以聚类,可以发现某一学科研究的重点和热点。

通过LLR算法,对关键词进行聚类分析,得到有关黄河流域生态研究随时间变化的聚类图,结合高频词表和关键词突变分析,可以看到有关黄河流域生态研究从研究区域而言,主要集中在黄河源区、黄土高原、黄河三角洲和黄河口等。

尤其是近五年有关黄河口的研究特别多,主要包括临近海域生态环境、重金属及其他污染物分布及生态风险评价、临近水域的鱼类和贝类、大型栖息动物群落分布、演变及变化原因等。

黄河口保护工作是黄河流域的重中之重,实施黄河口大保护,以推动黄河流域生态文明的建设。

3基于黄河资源整合共享的知识图谱研究的应用
3.1“四预”功能建设
水利部提出强化预报、预警、预演、预案“四预”措施，加强实时雨水情信息的监测和分析研判，完善水旱灾害预警发布机制，依法科学精细调度水工程，开展水工程调度模拟预演，细化完善江河洪水调度方案和超标洪水防御预案，充分发挥水工程防洪减灾效益。

黄河流域水工程智能调度平台业务功能涵盖水工程联合智能调度全过程，从实时感知多源数据融合到流域模拟预报预测，再到防洪形势分析，水工程联合智能优化调度，防洪风险评估，最后实现防洪避险转移，实现了预报、预判、预警、预演和预案全链条。

该平台可根据前期和实时水雨工情、降雨预报，预报无水工程调度下流域各站水情，为研判防洪形势提供本底。

通过河道堤防微观场景精细分析模拟和库区回水淹没风险模拟，可进行防洪动态风险评估，分析洪水影响范围，统计洪水淹没影响。

可智能分析防洪工程能力以及洪水组成，结合知识图谱分析和规则库驱动优化调度方案，智能分析灾情面临形势。

通过机器自动分析计算和人机交互干预调度，实现各类工程、各种情景自由组合的联合调度，并可自动推荐优化的水工程防洪调度方案。

3.2持续研究黄河流域洪灾风险与生态环境脆弱性
基于黄河流域的特殊地理条件，洪灾风险仍是流域的最大威胁。

在党中央的带领下，我国开展了大规模的黄河治理保护工作，防灾减灾体系也已基本建成，但黄河“地上悬河”形势严峻，下游悬河长达800千米，防洪短板突出，洪水预见期短、威胁大，洪灾风险管理研究仍是未来重要方向;同时，由于流域覆盖面积较广，上中下游地理差异巨大，上游局部地区生态系统退化、水源涵养功能降低，中游水土流失严重，下游生态流量偏低、一些地方河口湿地萎缩，种种未彻底解决的问题使流域内生态环境功能遭到破坏。

未来需要研究者们持续对黄
河流域洪灾风险与生态环境脆弱性的研究，不断发展完善黄河治理工作。

结语
总之，在知识图谱应用方面，结合深度学习对知识的学习与抽象能力，实现以自然语言形式进行输入和输出的黄河知识问答系统。

将知识图谱与科学技术相结合，同时探索在分类预测领域的应用，如黄河需水预测等也是今后的重要研究方向。

随着黄河流域知识图谱技术的进一步发展完善，有利于黄河信息化引领黄河治理现代化，促进黄河流域高质量发展。

参考文献
［1］阮彤，王梦婕，王昊奋，等．垂直知识图谱的构建与应用研究［J］．知识管理论坛，2016，1（3）：226-234．
［2］侯梦薇，卫荣，陆亮，等．知识图谱研究综述及其在医疗领域的应用［J］．计算机研究与发展，2018，55（12）：2587-2599．。