Page 10 - 2022年第53卷第5期

层融合和决策层融合 ３类，数据层融合是直接对原始数据进行综合与分析，特征层融合是对原始数据
的特征信息进 行综 合分 析和处 理，决 策层 融合是 对 数 据 关 联 处 理 后 进 行 决 策 判 决，获 得 最 终 推 断
结果。
（ ３）计算支撑技术。构建一个复杂且高度集成的流域模拟器，需要计算支撑技术在其中起到关键
性作用 ［１５］ 。具体的内容可分为海量数据的收集与处理、流域业务的机理模拟、模型的高效计算、智慧
平台的搭建、业务化的应用等 ［１６］ 。长江模拟器在云计算、雾计算、边缘计算、集成计算等算法的基础
上实现多模型耦合高性能的一体化计算，最终实现应用业务的部署 ［１７ － １８］ 。
（ ４）应急处理技术。针对洪涝灾害、干旱灾害、泥石流灾害、污染事件、公共卫生事件等应急事
件，需要应用一系列应急处理技术 ［１９］ ，及时做出应急处置预案和指挥指令。比如，污染事件快速应对
处理，包括污染过程和范围模拟及危害预判、物理处理法、物理化学处理法和生物化学处理法等处置
方案制定；洪涝灾害应急处置，包括预报、预警、预案、预演等技术。
（５）服务构建技术。以多元化服务为导向，以多元化信息服务为抓手，运用移动互联、虚拟现实、
大数据分析等研发技术，构建长江模拟器服务体系，提升全社会感水、治水、节水、管水服务水平，
实现人与人、人与水、水与水之间的互联互通。
４．３ 四大类主要方法
（１）计算资源调配方法。长江模拟器将进行大规模的模型耦合，需要输入大量数据和耗费大量机
时，因此需要合理地调配计算资源。计算资源调配包括资源调度、并行计算、耦合器引用等方法。资
源调度方法主要是节点网络中的 ＣＰＵ资源，通过确定执行顺序，实现资源共享 ［２０］ 。并行计算方法主
要是采用查找表方法和其他近似技术并行计算，减少计算工作的时间、空间冗余，实现多个核心的负
载平衡 ［２１］ 。耦合器通过子模型单向或双向耦合的方式，改善潜在的子模型时空尺度不匹配问题，提高
模拟器的适用性和高分辨率模拟 ［２２ － ２３］ 。
（２）数值模拟计算方法。通过长江模拟器的数值模拟计算，可以实现对人类活动和气候变化双重
影响下水体污染动态、焦点物种栖息地状况、政策决策和社会活动综合影响的评价，为管理机构和上
级机关进行科学合理的决策提供支撑，为正确引导社会舆情提供科学依据。
（３）人工智能模拟方法。与传统大数据方法相比，人工智能可以根据数据分析情况，不断调整计
算方法，以适应执行结果的变化 ［２４］ ，因此人工智能模拟方法可对长江模拟器生成的海量数据的信息挖
掘与应用提供重要支撑。典型的人工智能模拟方法包括但不限于：支持向量机、逻辑回归、决策树、
卷积神经网络、长短期记忆网络等 ［２４］ 。
（４）优化决策调控方法。随着计算机技术发展，多目标动态规划方法、系统分析方法、人工智能
算法等均被用于支持优化决策调控 ［２５］ ，决策调控也从以往单一目标、单一规则，逐步向多目标、多规
则、多用户、多阶段的系统整体优化方向发展。长江模拟器大量运用多种优化决策调控方法。

５ 长江模拟器的服务体系及应用实践

５．１ 长江模拟器服务体系 长江模拟器随时为客服提供个性化订单式服务，实现服务精准投递，满足
不同方面的服务需求。按照长江模拟器的功能划分，可归纳为六大服务，分别是科技创新服务、综合
治理服务、政府决策服务、应急管理服务、公众文化服务和数据应用服务。每大类服务中又包括很多
具体服务内容，如图 ３。
（ １）科技创新服务。这是长江模拟器支撑各类基础研究的高效平台，包括基础研究服务、模拟研
究服务、开放平台服务等。长江模拟器是一个集成多学科、多方向的基础研究开放平台，为长江流域
的基础科学及应用研究提供有力支撑。
（ ２）综合治理服务。这是长江模拟器支撑流域综合治理的技术库，包括治理技术服务、对策模拟
服务、方案制定服务等。通过长江模拟器平台，对流域 “山、水、林、田、湖、草、沙” 自然与人类
相互作用的复杂生态系统的修复治理提供关键技术。

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