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流域整体数学模型系统

发布时间:2013-3-5      作者:admin      阅读次数:1273

 

    数字流域技术及有关流域模拟和模型系统的研究,是新时期我国水利信息化和现代化建设的时代需要。开展长江流域整体模型系统的研究,为长江流域综合管理信息平台建设及“数字长江”奠定基础,是提高流域综合管理现代化水平的时代需求。

流域整体模型系统水利信息管理平台是长江流域整体模型系统的一部分,负责三维环境下水利信息的显示、查询和分析等功能,为决策者提供直观的决策支持。为了有效利用以前收集、积累的大量资料,数字流域整体模型系统将采用当今软件开发与数据库管理的新理念、新技术,新手段,保持与现有系统和数据管理等内容上的一致性与兼容性。系统功能的设计开发将紧紧围绕以下需求展开,并重点实现如下功能:安全可靠的数据综合管理;方便快速的信息查询功能;功能强大的分析与预测功能;形象逼真的三维可视化功能。

系统架构

   流域整体数学模型系统包括C/S和B/S两种模式,整个系统由七个专题模块组成,分别是基础功能模块、用户管理功能模块、防洪信息模块、水利工程信息模块、干旱评估报告模块、气象观测预报模块、水资源分配方案模块。系统分为数据层、业务层和表现层,整个系统架构如图所示。

数据层:主要提供整个系统的数据以及各种基础数据的存储和管理;

业务层:主要提供面向最终用户使用的各类服务。

表现层:主要包括人机交互服务和输入输出服务等,主要为网络应用程序界面部分。

图 系统体系架构

系统功能

1、基础功能模块:基础功能模块包括流域整体数学模型系统平台提供的基础功能,主要有三维浏览功能、区域放大功能、地物查询功能、水电站查询功能等。

2、用户管理功能模块:用户管理功能模块提供对系统用户的管理,包括用户注册、用户登录、用户验证、权限管理、系统重登录、修改密码等。

3、防洪信息模块:防洪信息模块主要提供各站点的水文信息,主要包括(1)图层分级显示:对长江流域水位站、水文站、水库以及排水闸等图层进行分级显示。(2)水情预警:对超过警戒水位和保证水位的相关站点进行预警。(3)基本信息查询:查询水文站点的基本信息,包括水位、流量、泥沙、水质等的模拟值和观测值,并且能显示各个参数的曲线信息。(4)警戒信息查询:查询水文站点的警戒信息,包括水位信息和流量信息,水位信息又包括当前水位,警戒水位和保证水位,同理,流量信息也包括当前流量,警戒流量和保证流量。

4、水利工程信息模块:水利工程信息模块主要提供水电站和取水工程的基本信息。水电站的基本信息包括水系、支流、河流、名称、建设地点等。取水工程的基本信息包括地市、河名、水利工程名称、工程地点等。

5、干旱评估预报模块:此模块主要提供干旱评估报告信息。能将需要的栅格图显示在图层上,栅格图代表各个区域的干旱评估报告数据,不同的颜色代表不同的干旱评估指数。并且还可以查询干旱信息,直接在图上点击查询就能显示出来。

6、气象观测预报模块:此模块主要提供气象观测预报信息。与干旱评估报告模块类似,也能将需要的栅格图显示在图层上,栅格图代表各个区域的气象观测数据,不同的颜色代表不同的气象指数。还可以查询气象信息,直接在图上点击查询就能显示出来。

7、水资源分配方案模块:此模块主要提供各个水量监测断面的信息。包括水量监测断面的基本属性、流量信息、以及警戒信息。

关键技术和算法

1、三维GIS技术

整个系统是在三维GIS环境下运行的,对海量空间数据进行无缝组织、管理和可视化。

2、ActiveX技术

系统采用ActiveX技术将三维GIS系统加入到网页中,实现了网络环境下GIS数据的发布、管理和三维可视化。

3、基于分布式水文模拟的干旱评估预报模型

利用数字高程、气象水文、土壤植被和土地利用等地理信息数据,采用分布式水文模型模拟水文过程各环节,获取各项气象水文要素,继而依循PDSI干旱模式原理,建立了干旱评估预报模型GBHM-PDSI,生成长江上游干旱评估预报栅格图。

4、基于距离加权平均算法的气象观测预报模型

利用遍布整个长江流域的气象站点获取的气象数据,采用距离加权平均算法,生成整个长江流域的气象观测预报栅格图。

系统特点

1、实现了流域海量空间数据无缝组织、管理、可视化。支持海量4D空间数据产品(DOM,DLG,DRG和DEM)的多分辨率、多尺度全流域范围的组织与管理,支持基本的GIS数据显示、符号化、专题图、查询、分析计算。

2、支持空间数据索引、数据压缩、数据传输、数据多级缓存和三维可视化渲染等核心算法,实现全流域范围空间数据的高效、连续多分辨率的无缝可视化。

3、实现了全长江流域相关水文、气象、水利数据的综合管理,在统一的平台下使管理更加的方便。

4、能够进行实时的防洪预警预报,根据实时传输的水文数据,对长江流域的防洪信息进行实时的预警预报。

5、能够根据相关信息生成长江上游的干旱评估预报栅格图,并将干旱评估预报栅格图叠加到三维系统中,供用户查询、浏览。

6、能够根据实时的气象信息生成长江的流域气象观测预报栅格图,并将栅格图叠加显示到三维系统中,供用户查询、预览。

应用实例

本系统目前应用于长江委长科院。

1、C/S界面

2、B/S界面

3、防洪预警

4、水电站管理

5、干旱评估预报

6、气象观测预报

 

 

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