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新疆融雪洪水预警DSS关键技术及实现方式研究

刘永强  
【摘要】: 新疆天山以北是一个积雪广布、雪灾和春洪多发的地区。在春季积雪强烈消融期间,极易引发融雪性洪水,给当地的农牧业生产和人民的生活都带来了严重的影响和经济损失。新疆融雪洪水预警DSS(Decision Support Systems)是防洪减灾工作中的一项重要的非工程措施,它的研究建设将有效提高对融雪洪水预警决策的科学性,更充分地发挥水利工程的防洪减灾效益。 文章着重对融雪洪水预警DSS中的关键技术进行了研究,提出了相应的理论和给出了实现方法,建立了新疆融雪洪水预警DSS。主要内容与结论包括: (1)设计出基于B/S(Browser/Server)和J2EE结构的融雪洪水预警DSS总体框架,给出了融雪洪水预警DSS开发环境和开发程序方法,实现了J2EE技术在融雪洪水预警DSS中的应用。保证了系统的可伸缩性、可扩展性、可靠性、易开发和易维护性。 (2)分析融雪洪水预警DSS中知识的特点与分类,提出一个适合融雪洪水知识的表示法—面向对象表示方法。满足了融雪洪水预警DSS中的两类知识—实例知识和规则知识的表示。设计出融雪洪水预警DSS知识库系统的总体结构,建立了知识库及其管理系统,达到了知识的共享和复用,显著提高了预警决策的科学水平。 (3)将参数元理论运用到模型和模型参数的研究中,将成熟的关系型数据库系统技术与模型库理论集成在一起,提出了基于参数元的关系型融雪洪水预警DSS的模型库管理系统。 (4)研究设计了一套开放、统一的模型库标准参数数据接口。利用面向对象技术和Java程序设计语言以类(class)的形式对融雪洪水预警模型和其它常用模型进行开发,实现了模型的复用性、独立性、统一性和扩充性。解决了模型与模型参数的相互独立,模型库与数据库的相互独立,模型参数的共享等难题,使模型库管理系统能够对模型的选择、组合与分步骤的运行进行任意控制。 (5)通过对参数文本文件和模型参数表(也是模型模拟计算的结果表)中记录相互转换的管理,并提供模型参数的上传和下载,达到了用户实时“掌控”参数数据的目的;借助于参数词典的帮助,达到了用户“理解”模型参数的目的。 (6)采用模型工厂方法,将模型对象的创建和使用分离,以达到在分布式环境中对模型的远程调用。 (7)研究了DEM(Digital Elevation Model)数据格式和GeoTIFF(Geographic Tagged Image File Format)文件数据格式,解决了系统在脱离GIS软件的支持下独立地对流域水文特征信息进行空间分析的实现方法。 (8)研究了基于DEM的分布式新疆融雪洪水径流模型。实现了融雪洪水在时空上动态变化过程的模拟计算,尤其是可动态模拟计算流域的融雪产汇流量,为融雪洪水预警提供决策信息。 (9)针对典型研究区域,从实践层面给出了新疆融雪洪水预警DSS的结构和功能以及应用实例,为新疆的融雪洪水预警决策提供了科学依据,也对论文中的关键技术应用的结果进行了验证。 (10)与传统的DSS不同,新疆融雪洪水预警DSS实现了在B/S结构下基于Web方式的管理和运行。 总之,融雪洪水预警DSS的研究和应用在我国目前仍是空白。DSS中的模型库和知识库管理系统的研究在我国为起步阶段,该系统的成功研制和运行填补了这方面的空白。


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