基于WebGIS的降雨產(chǎn)流測報與實時水資源評價

前言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化進程加快，城市缺水與城市洪澇災害并存的問題日益突出，尤其是在北方城市。例如北京市，人均占有水資源量不足300m3，僅為全國的1／8、世界的1／30，遠遠低于國際公認的人均1000m3的缺水下限，是世界嚴重缺水的大城市之一；而另一方面，北京市在水資源短缺的同時，又突發(fā)洪澇災害，如2004年7月10日的暴雨及2006年7月31日的暴雨，對城市交通和市民生活造成嚴重影響，給北京市防洪排澇安全帶來巨大的壓力。為應對突如其來的暴雨，達到既能預防城市雨洪災害，又能高效利用雨洪資源的目標，開展降雨產(chǎn)流測報與實時水資源評價工作具有十分重要的現(xiàn)實意義，即：當一場降雨剛剛發(fā)生之時，便根據(jù)實時降雨及蒸發(fā)等水情監(jiān)測系統(tǒng)，對本場次降雨的產(chǎn)流量、蒸發(fā)量、入滲量、地下水補給量以及出入境水量等作出快速的預報、預測或評估，及時支撐水資源調(diào)度和雨洪利用方面的決策。目前，國內(nèi)外在以河道控制斷面為關注點的洪水預報與徑流預報、長時間系列的水資源評價等方面已積累了豐富的經(jīng)驗，但在圍繞流域水資源調(diào)度和雨洪利用的實時水資源評價方面基本上是一個研究空白。盡管地表徑流的產(chǎn)流過程是快速的，但土壤水運動過程是緩慢的，地下水運動過程更是十分緩慢，因此實時水資源評價不但與本場次降雨的過程、初期土壤墑情和地下水位有關，  同時與未來的氣象條件及水資源利用情況也密切相關，開展實時水資源評價存在許多難題。本書對該命題開展了初步探索。本書是在"北京市降雨產(chǎn)流測報系統(tǒng)"研發(fā)成果基礎上編寫而成的。北京市水務局于2004年11月委托北京市水文總站與中國水利水電科學研究院水資源研究所聯(lián)合研發(fā)"北京市降雨產(chǎn)流測報系統(tǒng)"。目標是建立一個科學、實用、高效、先進的北京市降雨產(chǎn)流測報計算機系統(tǒng)，及時準確掌握北京市場次降雨的產(chǎn)流量、蒸發(fā)量、入滲補給量以及出入境水量等情況，向政府管理部門、各行業(yè)生產(chǎn)單位及公眾提供降雨、產(chǎn)流及洪水等方面的信息，輔助建立快速反應機制，為領導進行水資源和雨洪調(diào)度決策提供更加科學和直觀的依據(jù)。北京市降雨產(chǎn)流測報系統(tǒng)2005年5月投入試運行。

內(nèi)容概要

本書針對我國北方城市水資源短缺與城市洪澇問題并存的實際情況，介紹了基于webGIS技術和分布式水文模型技術的降雨產(chǎn)流測報與實時水資源評價的初步研究成果，旨在為城市雨洪資源利用和水資源調(diào)度管理提供現(xiàn)代科技分析工具。全書共由9章構(gòu)成。第1章概述了實踐需求、相關技術，開展這項工作的理論與技術難點，以及應用前景等；第2～8章分別介紹了webGIs技術、降雨產(chǎn)流測報模型、實時水資源評價、系統(tǒng)總體設計與功能、數(shù)據(jù)平臺與模型數(shù)據(jù)庫、參數(shù)率定與模型驗證以及系統(tǒng)集成與應用；第9章簡要總結(jié)了本項開發(fā)應用工作及體會，并討論了存在的問題與今后努力的方向?！　”緯晒┵Y源環(huán)境等相關領域的科研人員、大學教師、研究生以及技術管理人員參考。

書籍目錄

前言第1章　概述　1.1  降雨產(chǎn)流測報與實時水資源評價是城市水管理的實踐需求　1.2　分布式流域水文模型與WebGIS技術的發(fā)展　1.3　主要技術難點與應用前景第2章　WebGIS技術　2.1　WebGIS概述　2.2　WebGIS基本原理　2.3　WebGIS的分類和應用　2.4　WebGIS應用發(fā)展前沿　2.5　基于WebGIs的水信息系統(tǒng)第3章　降雨產(chǎn)流測報模型　3.1　降雨產(chǎn)流方式　3.2　常用降雨產(chǎn)流測報方法　3.3　北京市降雨產(chǎn)流測報方法第4章　實時水資源評價　4.1　水資源評價　4.2　實時水資源評價　4.3　小結(jié)第5章　系統(tǒng)總體設計與功能　5.1　系統(tǒng)設計原則　5.2　技術標準與規(guī)范　5.3　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)　5.4　開發(fā)策略與關鍵技術　5.5　系統(tǒng)運行環(huán)境　5.6　系統(tǒng)功能　5.7　界面設計第6章　數(shù)據(jù)平臺與模型數(shù)據(jù)庫　6.1　數(shù)據(jù)分布及數(shù)據(jù)流程　6.2　數(shù)據(jù)平臺設計與實現(xiàn)　6.3　模型專用數(shù)據(jù)庫建設　6.4　空間數(shù)據(jù)庫設計　6.5　代碼設計第7章　參數(shù)率定與模型驗證  7.1　北京市概況  7.2　模型參數(shù)率定  7.3　模型檢驗  7.4　小結(jié)第8章　系統(tǒng)集成與應用　8.1  系統(tǒng)集成　8.2　系統(tǒng)測試　8.3　系統(tǒng)應用第9章　總結(jié)參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：雖然實現(xiàn)WebGIS的方式很多，但其基本的體系結(jié)構(gòu)還是客戶機／服務器模式。它是一種分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。客戶機川艮務器模式基于簡單的請求／應答協(xié)議，即客戶端向服務器提出信息處理的請求，服務器端收到請求并將請求解釋后，根據(jù)請求執(zhí)行相應操作，并將操作結(jié)構(gòu)傳遞回客戶端。在早期的WebGIS實現(xiàn)中，客戶機／服務器模式是經(jīng)常采用的一種方案。在這種結(jié)構(gòu)中，客戶端通常是同最終用戶交互的應用軟件系統(tǒng)，而服務器由一組協(xié)作過程構(gòu)成，為客戶端提供服務（張晶，2001）。對于基于客戶機的WebGIS而言，由客戶機完成GIS分析、輸出工作。GIS數(shù)據(jù)和分析工具最初放在服務器上，運行時下載到客戶機，操作靈活。但是這種應用軟件模式大都是基于“肥客戶機”結(jié)構(gòu)下的兩層結(jié)構(gòu)應用軟件。客戶端軟件一般由應用程序及相應的數(shù)據(jù)庫連接程序組成，服務器端軟件一般是某種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)?？蛻舳塑浖闹饕δ苁翘幚砼c用戶的交互、安裝某種應用邏輯處理與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的交互；服務器端軟件的主要功能是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)根據(jù)客戶端軟件的請求進行數(shù)據(jù)庫操作，然后將結(jié)果傳送給客戶端軟件。二者之間的通訊主要是通過SQL語句。兩層結(jié)構(gòu)應用軟件的開發(fā)工作主要集中在客戶端，客戶端軟件不但要完成用戶交互和數(shù)據(jù)顯示的工作，而且還要完成對應用邏輯的處理，及用戶界面與應用邏輯位于同一個平臺上，這樣就帶來兩個突出的問題：系統(tǒng)的可伸縮性差和安裝困難。為了解決兩層結(jié)構(gòu)應用軟件中存在的問題，人們又提出了三層應用軟件結(jié)構(gòu)。三層結(jié)構(gòu)的特點是用戶界面與應用邏輯位于不同的平臺上，并且應用邏輯被所有的用戶共享，這是與兩層結(jié)構(gòu)之間最大的區(qū)別。三層結(jié)構(gòu)的WebGIS系統(tǒng)由瀏覽器和服務器端的地理信息發(fā)布服務組成。瀏覽器與服務器端進行數(shù)據(jù)的傳送，并在瀏覽器上顯示相應的地理信息，服務器端按照客戶端的請求從數(shù)據(jù)庫中將響應信息單元傳送的壓縮信息由擴展控件進行解壓。它通常由三部分組成：客戶端的瀏覽器、中間層的wcb服務器和后臺的數(shù)據(jù)庫服務器，所以該結(jié)構(gòu)也被稱為“瀏覽器／wcb服務器／數(shù)據(jù)庫”結(jié)構(gòu)。三層體系結(jié)構(gòu)中的客戶端是一個標準的Web瀏覽器，它負責與用戶交互，向中間的Web服務器發(fā)出請求，解釋Web服務器返回的數(shù)據(jù)并顯示出來。中間層是wcb服務器和服務器擴展程序，Web服務器接受瀏覽器傳來的請求，同時激活服務器擴展程序并把請求信息傳遞給它，服務器擴展程序?qū)⒄埱笮畔⑥D(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫能夠接受的形式SQL語句），再把它們送到數(shù)據(jù)庫服務器。數(shù)據(jù)服務器接受查詢請求后執(zhí)行相應的操作。

編輯推薦

《基于WebGIS的降雨產(chǎn)流測報與實時水資源評價》是在"北京市降雨產(chǎn)流測報系統(tǒng)"研發(fā)成果基礎上編寫而成的。北京市水務局于2004年11月委托北京市水文總站與中國水利水電科學研究院水資源研究所聯(lián)合研發(fā)"北京市降雨產(chǎn)流測報系統(tǒng)"。目標是建立一個科學、實用、高效、先進的北京市降雨產(chǎn)流測報計算機系統(tǒng)，及時準確掌握北京市場次降雨的產(chǎn)流量、蒸發(fā)量、入滲補給量以及出入境水量等情況，向政府管理部門。

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