用戶管理設(shè)計(jì)_塔河流域干旱預(yù)警

9　塔河流域?yàn)?zāi)害應(yīng)對(duì)措施數(shù)字集成
方案

9．1　概述

旱災(zāi)是人類面臨的主要自然災(zāi)害之一，是水分不足以滿足人類生存和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的一種自然現(xiàn)象，并且隨著全球氣候變化的影響以及人類對(duì)水資源的不合理開發(fā)利用，使水資源供求的矛盾日益加劇。在多源信息的數(shù)字集成平臺(tái)上研究干旱信息，加強(qiáng)對(duì)區(qū)域旱情和水資源信息的管理，并根據(jù)旱情發(fā)展，科學(xué)合理地進(jìn)行水資源調(diào)配，是信息技術(shù)在水利行業(yè)的具體應(yīng)用之一。

數(shù)字集成就是在數(shù)字化的平臺(tái)上，結(jié)合應(yīng)用目標(biāo)把不同的信息技術(shù)資源、內(nèi)容、功能和方法有效的集聚成一個(gè)協(xié)同工作的整體，形成一個(gè)完整的解決方案。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)（GIS）、空間數(shù)據(jù)庫以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷應(yīng)用，數(shù)字集成，尤其是以地學(xué)空間信息利用為中心，融合數(shù)據(jù)管理、模型計(jì)算、信息共享與交換和成果展示為一體的集成信息平臺(tái)已成為現(xiàn)代科學(xué)管理、地學(xué)應(yīng)用和專題研究的重要組成部分，為社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步發(fā)揮著重要作用。

集成的思想可能最早來源于美國學(xué)者Joseph　Harrington的“計(jì)算機(jī)集成制造”（Computer　Integrated　Manufacturing，CIM）這一概念。他認(rèn)為在企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，雖然各個(gè)環(huán)節(jié)已逐步實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)化和數(shù)控化，但各環(huán)節(jié)之間缺乏良好的聯(lián)系和協(xié)作，各自成為獨(dú)立的“自動(dòng)化孤島”，影響整個(gè)系統(tǒng)的工作效率。因此，需要科學(xué)有效地整合各環(huán)節(jié)形成一個(gè)整體，把生產(chǎn)過程視為工作流和生產(chǎn)鏈，把產(chǎn)品需求分析、設(shè)計(jì)、制造、經(jīng)營管理和售后服務(wù)緊密連接并集成起來，協(xié)同工作，統(tǒng)一管理，形成完整的系統(tǒng)，從而提高效率。

對(duì)于信息應(yīng)用和研究領(lǐng)域來說也是一樣，分散的信息難于統(tǒng)一管理，分散產(chǎn)生大量重復(fù)和冗余；分散信息保存方式多樣、形式各異，缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)；在使用中，由于信息分散使得數(shù)據(jù)和模型難于聯(lián)系，也會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)引用的不一致，產(chǎn)生錯(cuò)誤。此外，由于使用信息的人員較多，更易導(dǎo)致數(shù)據(jù)信息的混亂，影響工作效率。所以集成化的管理和應(yīng)用是目前信息技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。

塔里木河流域地處我國內(nèi)陸干旱區(qū)，地域遼闊，降雨甚少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，自然環(huán)境十分惡劣，屬于生態(tài)環(huán)境極其脆弱地區(qū)，旱災(zāi)是塔里木河流域最為嚴(yán)重和常見的災(zāi)害。多年來由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和水資源的不合理利用，使用水矛盾更加突出，生態(tài)環(huán)境惡化，災(zāi)害頻次明顯加快。特別是跨季、跨年的旱災(zāi)越來越頻繁，旱情持續(xù)時(shí)間更長，旱災(zāi)造成的損失也更加嚴(yán)重。塔河流域干旱預(yù)警與水資源應(yīng)急調(diào)配專題研究就是在對(duì)干旱成因和規(guī)律系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，探索塔河流域干旱災(zāi)害發(fā)生的頻率、強(qiáng)度和空間分布特征及其歷史演變規(guī)律，揭示塔河流域干旱災(zāi)害的形成機(jī)理與特征；確定干旱綜合指標(biāo)；進(jìn)行干旱預(yù)警和水資源的合理規(guī)劃、調(diào)配，從而為塔里木河流域地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。塔里木河流域干旱與水資源調(diào)配技術(shù)研究涉及多源數(shù)據(jù)信息、多目標(biāo)模型、多內(nèi)容方法，以及信息共享與交換和研究成果等多種內(nèi)容，為了便于信息共享、成果展示，基于集成管理的思想，構(gòu)建以數(shù)據(jù)為中心的，集數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用模型、GIS和研究成果統(tǒng)一的，面向流域旱情和水資源配置專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的數(shù)字集成方案。

9．2　塔河數(shù)字集成方案框架

塔河流域干旱和水資源調(diào)配數(shù)字集成（下稱塔河數(shù)字集成）的目標(biāo)是以WEBService為技術(shù)手段，針對(duì)流域干旱、水資源空間數(shù)據(jù)分布、模型應(yīng)用特點(diǎn)，結(jié)合GIS、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)頁開發(fā)技術(shù)方法，構(gòu)建融合基礎(chǔ)信息、干旱專題、分析模型和成果展現(xiàn)的資源共享和信息交互平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)面向塔河流域旱情信息和干旱預(yù)警、水資源調(diào)配信息的集成。

9．2．1　數(shù)字集成方案的內(nèi)容

塔河流域干旱和水資源調(diào)配數(shù)字集成方案的內(nèi)容包括：

（1）在收集和整理塔河流域自然地理信息、水資源信息、旱情信息和社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息上，結(jié)合干旱預(yù)警和水資源調(diào)配的需要，有效地實(shí)現(xiàn)多源基礎(chǔ)地理信息和專題信息的整合；

（2）在空間數(shù)據(jù)采集和地圖數(shù)字化的基礎(chǔ)上，編輯、整理和構(gòu)建塔河流域基礎(chǔ)地理空間信息以及干旱預(yù)警和水資源調(diào)配相關(guān)空間信息，制作相關(guān)GIS地圖；并基于Web發(fā)布，服務(wù)于旱情分析與應(yīng)用；

（3）基于通用數(shù)據(jù)庫和Web技術(shù)構(gòu)建基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫和干旱預(yù)警信息、水資源調(diào)配專用信息數(shù)據(jù)庫；

（4）構(gòu)建基于網(wǎng)絡(luò)的信息查詢應(yīng)用和空間信息可視化的數(shù)字平臺(tái)和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互共享；

（5）實(shí)現(xiàn)基于數(shù)字平臺(tái)的干旱災(zāi)害評(píng)價(jià)與預(yù)警，分析不同旱情等級(jí)下水資源調(diào)配與調(diào)度模型、措施的應(yīng)用。

9．2．2　集成建設(shè)原則

數(shù)字集成圍繞著流域干旱和水資源調(diào)配的關(guān)鍵技術(shù)問題，在相關(guān)專題研究的基礎(chǔ)上，緊密結(jié)合新疆內(nèi)陸干旱區(qū)基礎(chǔ)地理信息特點(diǎn)、水資源空間分布狀況和干旱預(yù)警的實(shí)際，構(gòu)建塔河流域的干旱預(yù)警及水資源調(diào)配數(shù)字平臺(tái)。從而實(shí)現(xiàn)水資源、旱情信息的數(shù)字化管理和空間信息的可視化顯示，為水資源調(diào)配方案以及不同方案對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境、農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)量、用水等影響的研究提供支撐，為類似地區(qū)干旱和水資源的科學(xué)管理、旱情調(diào)節(jié)與防災(zāi)減災(zāi)奠定基礎(chǔ)。

構(gòu)建塔里木河流域干旱與水資源調(diào)配數(shù)字集成平臺(tái)需充分結(jié)合流域特點(diǎn)，從有利于區(qū)域干旱研究和水資源管理和調(diào)配專題研究的需求開發(fā)，采用先進(jìn)的J2EE、數(shù)據(jù)庫和GIS技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上集成干旱信息分析、水資源調(diào)配模型應(yīng)用，力求達(dá)到先進(jìn)性、實(shí)用性、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化和網(wǎng)絡(luò)智能化。

先進(jìn)性：系統(tǒng)地采用當(dāng)前國內(nèi)外流行的WEBGIS技術(shù)，將基礎(chǔ)地理信息、干旱專題信息和水資源分布和配置模型信息等合理有效地組織在平臺(tái)中。

實(shí)用性：就是根據(jù)流域干旱和用水調(diào)度管理的實(shí)際需求出發(fā)，符合實(shí)際情況，反映實(shí)際特點(diǎn)，滿足旱情預(yù)警研究和水資源調(diào)配研究對(duì)空間信息和輔助決策的根本要求，解決實(shí)際應(yīng)用中的問題，從而在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)中發(fā)揮效益。

標(biāo)準(zhǔn)化：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和功能模塊的標(biāo)準(zhǔn)化。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化主要是針對(duì)水情、旱情數(shù)據(jù)庫和通用的地理信息，有利于數(shù)據(jù)共享和兼容；功能層間統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫接口，易于擴(kuò)展。

集成化：實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的集成，將分析、計(jì)算、顯示等多項(xiàng)功能融合。

網(wǎng)絡(luò)智能化：采用網(wǎng)絡(luò)化的手段，多用戶的角色管理，安全運(yùn)行。

9．2．3　塔河數(shù)字集成需求分析

數(shù)字集成的總體目標(biāo)是建立塔里木河流域干旱預(yù)警和水資源合理調(diào)配的網(wǎng)絡(luò)化信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)干旱信息的整合與集成，基于數(shù)字化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)不同等級(jí)的干旱情景下水資源的配置與應(yīng)用。

（1）基礎(chǔ)地理與環(huán)境信息需求

塔里木地區(qū)旱情的發(fā)生、發(fā)展和當(dāng)?shù)氐淖匀簧鷳B(tài)環(huán)境密切相關(guān)，旱情研究以及水資源配置都離不開具體的自然地理?xiàng)l件和水資源狀況。干旱區(qū)劃、干旱成因分析以及干旱指標(biāo)體系的建立需要大量的地理空間信息，干旱的預(yù)警也要結(jié)合大量的土地利用和區(qū)劃信息進(jìn)行；水資源合理配置要基于水資源量及其分布狀況，基礎(chǔ)水資源和環(huán)境信息是水資源合理配置的基礎(chǔ)。數(shù)字集成目的之一是基于GIS空間信息應(yīng)用，大量的基礎(chǔ)地理信息將有助于用戶充分掌握和了解塔河流域的干旱背景和水資源分布與利用狀況，有利于干旱預(yù)警分析和水資源合理配置的進(jìn)一步研究。

數(shù)字平臺(tái)具有提供基礎(chǔ)地理信息的功能。主要包括：行政、流域區(qū)劃，水系，交通，主要居民地，地形和遙感資料等基本信息；還有水資源環(huán)境背景數(shù)據(jù)、土地資源數(shù)據(jù)、生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)、衛(wèi)星影像、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、氣象信息、專題數(shù)據(jù)等信息。

（2）干旱信息與旱情預(yù)警研究需求

旱情研究與分析是基于大量的氣象、農(nóng)業(yè)、生態(tài)因子，需要多要素的支持而進(jìn)行的決策系統(tǒng)。數(shù)字集成平臺(tái)兼顧現(xiàn)勢(shì)性和歷史資料數(shù)據(jù)，可以提供大量的歷史數(shù)據(jù)供研究分析，支持干旱成因、演變和區(qū)劃研究，可進(jìn)行相應(yīng)地區(qū)（流域）不同干旱等級(jí)的評(píng)價(jià)和概率統(tǒng)計(jì)。

數(shù)字平臺(tái)在提供基礎(chǔ)地理信息以及干旱專題信息的同時(shí)也反映了干旱研究的成果。結(jié)合干旱的分級(jí)分類體系，針對(duì)相應(yīng)的研究單元進(jìn)行干旱評(píng)價(jià)與旱情的預(yù)警。內(nèi)容包括氣象干旱信息（降雨、氣溫、蒸發(fā)等），農(nóng)業(yè)干旱信息（土壤商情等），干旱區(qū)劃，干旱指數(shù)，以及干旱需水分析等。

（3）水資源配置應(yīng)用模型需求

水資源配置基于不同地域的需水分析和全境水資源分布狀況，根據(jù)研究區(qū)流域水資源總量、區(qū)域分布情況、開發(fā)利用現(xiàn)狀及存在的主要問題，以可持續(xù)性、有效性、公平性和系統(tǒng)性為原則進(jìn)行科學(xué)配水。

水資源配置研究需要水資源分布空間信息以及輸水水系的空間關(guān)系。概化水系和空間節(jié)點(diǎn)關(guān)系在水資源配置計(jì)算中起著重要的作用。不同地區(qū)用水、用水結(jié)構(gòu)、需水、需水結(jié)構(gòu)、可供水以及水質(zhì)狀況等都需要整合入庫，水資源配置的結(jié)果也需要通過相應(yīng)的接口入庫，形成方案供用戶共享。

借助于數(shù)字平臺(tái)，結(jié)合不同的水資源配置原則可以分析研究不同干旱等級(jí)情況下的水資源調(diào)度和配置方案，有利于水資源合理利用的決策和規(guī)劃。

（4）數(shù)字集成技術(shù)需求

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)需求：干旱預(yù)警和水資源調(diào)配數(shù)字集成平臺(tái)是網(wǎng)絡(luò)化、多用戶的系統(tǒng)，主要功能的實(shí)現(xiàn)都是在局域網(wǎng)內(nèi)完成的，這就要求所有的數(shù)據(jù)集成、信息的發(fā)布、模型的應(yīng)用等都要基于網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)。

多源數(shù)據(jù)集成技術(shù)需求：數(shù)據(jù)集成服務(wù)于干旱研究地學(xué)數(shù)據(jù)集具有多源性、多時(shí)空、多尺度和多類型的特征。它們涉及面廣、數(shù)據(jù)類型各異、形式多樣，來源于不同的部門，或來自于網(wǎng)絡(luò)，包括空間信息、屬性信息、基礎(chǔ)地理信息、各種專題信息和社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息等。因此，多源數(shù)據(jù)集成結(jié)合研究的目的和應(yīng)用的要求統(tǒng)一編輯、存儲(chǔ)、管理和發(fā)布數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一空間參考、數(shù)據(jù)類型等級(jí)、一致性和數(shù)據(jù)之間有效的關(guān)聯(lián)，在此基礎(chǔ)上建立起基于數(shù)據(jù)內(nèi)容的數(shù)據(jù)集成模式。

GIS集成技術(shù)需求：地學(xué)應(yīng)用研究離不開空間信息及其分析應(yīng)用。干旱這種自然現(xiàn)象和人類對(duì)水資源的開發(fā)利用過程均具有明顯的時(shí)間和空間分布特點(diǎn)，這種特征決定了地理空間信息及其應(yīng)用在干旱成因分析、旱情監(jiān)測(cè)、水資源管理和水資源合理調(diào)配研究方面的重要性。GIS技術(shù)是空間數(shù)據(jù)處理、空間信息可視化、空間信息分析和應(yīng)用的有力工具，在數(shù)字化平臺(tái)的框架下，將GIS技術(shù)和相關(guān)應(yīng)用結(jié)合在一起成為必然。

模型應(yīng)用的技術(shù)需求：許多專題應(yīng)用研究有著相應(yīng)的應(yīng)用模型。它們往往是一個(gè)獨(dú)立的算法、模型、軟件或系統(tǒng)，具有離散、主觀、不規(guī)范、缺少統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的特征，在統(tǒng)一的數(shù)字化平臺(tái)上給數(shù)據(jù)交互傳遞以及相互應(yīng)用造成困難，使整個(gè)平臺(tái)的數(shù)據(jù)鏈、生產(chǎn)鏈割裂。應(yīng)用模型集成的目的就是要把相應(yīng)模型用有效的方式整合到數(shù)字化信息平臺(tái)中，在統(tǒng)一的體系框架下，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的完整和應(yīng)用的效率。干旱分析和水資源調(diào)配模型也有很多基于離散的算法模型和軟件，如何在數(shù)字化平臺(tái)的框架下有效地模型集成，需要針對(duì)模型、算法和軟件在統(tǒng)一的系統(tǒng)集成框架下分析解決。

9．2．4　集成方案的框架體系

基于對(duì)塔河流域干旱和水資源配置數(shù)字集成內(nèi)容、建設(shè)原則和需求的分析，結(jié)合項(xiàng)目的目標(biāo)、功能、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，采用Web技術(shù)構(gòu)建瀏覽器/服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫（B/S/D）三層構(gòu)架下的應(yīng)用服務(wù)體系（分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)庫端、服務(wù)器端、客戶端），融合WebGIS應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫和模型的集成。以網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫及相關(guān)技術(shù)為主要技術(shù)手段，在統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)下，構(gòu)建塔里木河流域基礎(chǔ)地理和干旱、水資源調(diào)配數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)采集建庫，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)維護(hù)管理體系，形成有效的塔里木河流域水資源與干旱預(yù)警數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，為水資源的合理調(diào)配及干旱分析預(yù)警提供基礎(chǔ)服務(wù)。

集成方案基于J2EE體系架構(gòu)技術(shù)，它由客戶端、Web服務(wù)器層、GIS應(yīng)用服務(wù)器層、數(shù)據(jù)庫層等多層結(jié)構(gòu)組成（圖9．1）。其中，數(shù)據(jù)庫層是基礎(chǔ)，管理基礎(chǔ)地理信息空間數(shù)據(jù)和干旱專題數(shù)據(jù)信息；GIS應(yīng)用服務(wù)器和Web服務(wù)器是中間層。GIS應(yīng)用服務(wù)器層管理并發(fā)布空間數(shù)據(jù)到GIS服務(wù)器上；Web服務(wù)器負(fù)責(zé)響應(yīng)客戶端請(qǐng)求，并調(diào)用GIS應(yīng)用服務(wù)器上的服務(wù)實(shí)現(xiàn)GIS功能；用戶通過瀏覽器來實(shí)現(xiàn)交互?？傮w結(jié)構(gòu)屬于基于面向服務(wù)的多層次的框架方式。

圖9．1　數(shù)字集成方案框架體系

9．3　塔河數(shù)字集成方案的功能與實(shí)現(xiàn)

9．3．1　平臺(tái)運(yùn)行環(huán)境

1）硬件配置

服務(wù)器（包含Web服務(wù)器、WebGIS服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器）；瀏覽器；局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境（同時(shí)訪問）等。

2）軟件配置

Windows　Server　2003（或Windows　XP）；

IIS　5．1（或以上）；

SQL　Server；

ArcGIS　Desktop；

ArcGIS　Server；

FlexBuilder；

MacroMedia系列，等。

3）布署

將服務(wù)器部署到一個(gè)或者多個(gè)機(jī)器上（本集成工作部署在同一臺(tái)服務(wù)器上）。安裝在一臺(tái)機(jī)器上以便于開發(fā)和測(cè)試；分布式的安裝是在同一個(gè)局域網(wǎng)的多個(gè)機(jī)器上部署服務(wù)器對(duì)象管理器（SOM），服務(wù)器對(duì)象容器（SOCs）和Web服務(wù)器，SOM可以發(fā)送服務(wù)請(qǐng)求到系統(tǒng)中的任何一臺(tái)SOC機(jī)器上。這樣必須考慮多臺(tái)服務(wù)器數(shù)據(jù)目錄、使用權(quán)限、防火墻的設(shè)置等問題。

9．3．2　功能設(shè)計(jì)

1）登錄

基于瀏覽器，多用戶登錄，并供使用（見圖9．2）。

圖9．2　登錄界面

2）功能模塊設(shè)計(jì)

圍繞塔河流域干旱和水資源調(diào)配研究，其數(shù)字集成平臺(tái)的主要功能模塊包括（見圖9．3、圖9．4）：

圖9．3　功能選擇

圖9．4　數(shù)字集成平臺(tái)主要功能模塊示意

地理行政區(qū)劃、流域分布、水文與氣象、水利工程、地形地貌、土地利用等。

干旱災(zāi)害：干旱成因、干旱歷史數(shù)據(jù)查詢、干旱特點(diǎn)、干旱區(qū)劃和干旱風(fēng)險(xiǎn)圖。

干旱指標(biāo)體系：干旱指標(biāo)體系、干旱評(píng)價(jià)指標(biāo)、干旱分布。

干旱預(yù)警：干旱預(yù)警指標(biāo)、干旱預(yù)警、干旱預(yù)警分析。

水資源配置：水資源配置規(guī)則、水資源分布、用水、需水、可用水、水資源配置方案，以及不同旱情下的水資源配置情況。

用戶管理：用戶維護(hù)、角色管理。

9．3．3　塔河數(shù)字集成平臺(tái)數(shù)據(jù)組織、處理與集成

在流域干旱和水資源合理調(diào)配研究中，對(duì)地理空間信息的需求主要體現(xiàn)在地理信息可視化、信息處理、查詢提取和共享上。用可視化方式表達(dá)旱情和與干旱有關(guān)的自然地理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)信息，表達(dá)水資源空間分布及水資源調(diào)配信息，反映干旱和水資源的空間變化的關(guān)聯(lián)信息，并以此作為分析、評(píng)價(jià)、管理塔河流域干旱狀況的依據(jù)，進(jìn)行塔里木河流域干旱的多空間因子分析，更有利于水資源合理利用、合理調(diào)配的管理和決策水平的提高。

數(shù)字集成方案中的數(shù)據(jù)來自于不同的平臺(tái)和各種模型系統(tǒng)，類型多種多樣，有水資源環(huán)境背景數(shù)據(jù)、土地資源數(shù)據(jù)、生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)、衛(wèi)星影像、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、氣象信息、專題數(shù)據(jù)等。針對(duì)塔河流域空間數(shù)據(jù)和干旱專題數(shù)據(jù)的特征和相關(guān)資料多時(shí)空（時(shí)相和空間參考）、多尺度、多源性、多種數(shù)據(jù)格式的特點(diǎn)，對(duì)不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類、統(tǒng)一和整合，采用多源數(shù)據(jù)（本地和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)）混搭（Mashup）應(yīng)用的方式集成表現(xiàn)。

本地?cái)?shù)據(jù)種類：矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)（包括遙感LandSat衛(wèi)星數(shù)據(jù)）、DEM、多種專題數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、圖表文件，以及多媒體數(shù)據(jù)等。

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)源：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)基于ArcGIS　Online的瓦片格式數(shù)據(jù)，包括衛(wèi)星影像和地形暈渲?jǐn)?shù)據(jù)。ArcGIS　Online支持多種應(yīng)用的地圖服務(wù)，通過聚合本地塔河數(shù)據(jù)圖層形成服務(wù)于旱情的集成地圖和地理數(shù)據(jù)。

衛(wèi)星影像：World　Imagery/MapServer

地形道路：ChinaOnlineStreetColor/MapServer

統(tǒng)一數(shù)據(jù)空間參考（坐標(biāo)系統(tǒng)）：通過投影轉(zhuǎn)換和坐標(biāo)變換實(shí)現(xiàn)不同坐標(biāo)系統(tǒng)的統(tǒng)一。

基于多源信息的考慮，方案空間參考系采用麥卡托投影，其主要參數(shù)如下：

Coordinate　System　Name： World　Mercator

Projection：Mercator

False　Easting：0．000000

False　Northing：0．000000

Central　Meridian：0．000000

Standard　Parallel　1：0．000000

Linear　Unit：Meter（1．000000）

Geographic　Coordinate　System：GCS　WGS　1984

Angular　Unit：Degree（0．01745329）

Prime　Meridian：Greenwich（0．00）

Datum：D　WGS　1984

Spheroid：WGS　1984

Semimajor　Axis：6378137．0000000

Semiminor　Axis：6356752．314245

Inverse　Flattening：298．257224

空間數(shù)據(jù)整合與發(fā)布：圍繞專題研究的特點(diǎn)和要求，通過數(shù)據(jù)編輯處理，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)之間內(nèi)容的完整、分類體系的規(guī)范統(tǒng)一、認(rèn)知的一致，通過整合處理取消多源信息中重復(fù)、不合理的部分。并且對(duì)部分空間信息進(jìn)行了綜合概化，形成概化圖。

塔河數(shù)字集成中，本地空間數(shù)據(jù)采用dynamic（動(dòng)態(tài)）類型；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)源的空間數(shù)據(jù)均為tiled（切片）類型。

多源空間信息根據(jù)不同的需要組合成基礎(chǔ)信息圖和專題地圖，制作地圖文檔，在ArcGIS　Server環(huán)境中發(fā)布（見圖9．5）。

圖9．5　塔河本地?cái)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布示意圖

（1）塔河基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)內(nèi)容（見圖9．6、圖9．7）

①文字資料：

塔里木河流域基本信息、水資源和生態(tài)環(huán)境、調(diào)度預(yù)案和規(guī)劃等報(bào)告和文件。

②基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：

水文氣象：水資源總量；降水（雪）量；蒸散發(fā)量；地表水資源量；地下水資源量；水資源質(zhì)量；水資源分布及其特點(diǎn)；主要水文站點(diǎn)歷史水位、流量、泥沙、水溫、冰凌、氣溫、風(fēng)速等資料，河系、站名及資料系列；主要雨量站點(diǎn)歷史降水（雪）、蒸散發(fā)、旱情、墑情資料，河系、站名及資料系列；主要地下水監(jiān)測(cè)站點(diǎn)歷史地下水位資料。

水利工程資料：行政區(qū)劃；工業(yè)發(fā)展；農(nóng)業(yè)發(fā)展；畜牧業(yè)；漁業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)；礦產(chǎn)資源；交通運(yùn)輸；郵電通信；旅游資源。

塔河流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)及生態(tài)環(huán)境發(fā)展資料：歷史生態(tài)評(píng)估報(bào)告及監(jiān)測(cè)結(jié)果等；塔河流域歷史干旱及國民經(jīng)濟(jì)等各行業(yè)損失情況調(diào)查資料。

③空間數(shù)據(jù)：

塔河流域基礎(chǔ)地理和水利工程體系圖（自然地理、行政區(qū)劃、地形圖、流域水系及站網(wǎng)分布圖）

流域下墊面特性分布圖：植被、土壤、土地利用圖、灌區(qū)分布圖、水文地質(zhì)圖、地下水富水性分區(qū)圖、地下水埋深等值線圖、水化學(xué)分區(qū)等。

④相關(guān)研究成果：干旱歷史資料庫；干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖；相關(guān)研究模型和成果等。

圖9．6　塔河流域DEM數(shù)據(jù)

圖9．7　塔河流域土地利用圖

（2）塔河專題數(shù)據(jù)內(nèi)容（見圖9．8、圖9．9）

①專題（業(yè)務(wù)）數(shù)據(jù)

專題信息數(shù)據(jù)庫包括干旱專題數(shù)據(jù)庫，含干旱歷史數(shù)據(jù)、預(yù)警數(shù)據(jù)等；水資源調(diào)配專題數(shù)據(jù)庫，含用水、需水、可用水、用水結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)。

②模型庫數(shù)據(jù)

模型、模型參數(shù)、模型計(jì)算數(shù)據(jù)等。

圖9．8　塔河流域“四源一干”分布圖

圖9．9　塔河干流節(jié)點(diǎn)概化圖

（3）數(shù)據(jù)組織與關(guān)聯(lián)方式

空間數(shù)據(jù)根據(jù)應(yīng)用的目的和空間數(shù)據(jù)特征進(jìn)行分層組織，在分層組織指導(dǎo)下對(duì)各種來源的多種矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行重新分類組織，落實(shí)到ArcSDE中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型采用GeoDatabase方式，各個(gè)專題對(duì)應(yīng)的是ArcSDE這個(gè)特殊的GeoDatabase下的數(shù)據(jù)集，每個(gè)數(shù)據(jù)集又有不同的特征類，對(duì)應(yīng)于具體的特征圖層。

空間數(shù)據(jù)采用ArcGIS　Desktop軟件用分層組織的方式；

屬性數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)于ArcGIS屬性數(shù)據(jù)表中，專題屬性保存在SQL數(shù)據(jù)庫中，通過OLE以及數(shù)據(jù)庫表關(guān)聯(lián)、連接等方式交換數(shù)據(jù)（見圖9．10）。

圖9．10　OLE專題屬性連接

9．3．4　數(shù)據(jù)庫與庫表設(shè)計(jì)

1）數(shù)據(jù)庫

本方案數(shù)據(jù)庫采用SQL　Server。

2）庫表設(shè)計(jì)

庫表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)力求符合業(yè)已頒布的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。如有關(guān)水文數(shù)據(jù)庫表采用水利部2005年頒布的《基礎(chǔ)水文數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及標(biāo)識(shí)符標(biāo)準(zhǔn)》與說明標(biāo)準(zhǔn)。在沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的情況下應(yīng)遵循數(shù)據(jù)庫的一般規(guī)范。

部分庫表結(jié)構(gòu)示例如下：

（1）水文測(cè)站表結(jié)構(gòu)（見表9．1）

表9．1　水文測(cè)站（觀測(cè)站）一覽表字段定義

（2）干旱計(jì)算單元庫表（見表9．2）

表9．2　干旱評(píng)價(jià)單元（區(qū)）表字段定義

相應(yīng)庫表中不明確的需做簡單的說明，其他庫表略。

9．3．5　空間信息可視化建設(shè)

WebGIS應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)通常主要使用ADF，然而ADF開發(fā)技術(shù)復(fù)雜度較高，直接導(dǎo)致這一階段的WebGIS應(yīng)用項(xiàng)目開發(fā)時(shí)間成本較高。隨著GIS領(lǐng)域的不斷革新與進(jìn)步，ArcGIS　Server逐漸取代了ArcIMS，WebGIS的開發(fā)方式也從簡單的html頁面發(fā)展到具有豐富表現(xiàn)力的RIA時(shí)代。REST　API和Flex　API的推出，使得WebGIS應(yīng)用構(gòu)建的效率大大提高，實(shí)現(xiàn)了“簡單易用”的特點(diǎn)。

塔河數(shù)字集成平臺(tái)采用的空間信息可視化的主要工具之一就是ArcGIS　Flex API，是基于ArcGIS9．3和Flex上一套運(yùn)行在瀏覽器端的地圖API。借助ArcGIS Flex　API可以滿足GIS需求，如地圖瀏覽、多個(gè)專題圖層疊加、地圖符號(hào)的客戶端繪制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、空間分析、屬性條件查詢、空間條件查詢和編輯矢量數(shù)據(jù)功能。

1）初始界面布局配置

采用基于XML定義的標(biāo)簽來調(diào)用Flex框架的基礎(chǔ)類庫。標(biāo)簽提供了調(diào)用用戶控件、導(dǎo)航、容器等可視化元素，但同時(shí)也提供調(diào)用非可視化方面的內(nèi)容，比如用戶界面、服務(wù)器端數(shù)據(jù)源以及服務(wù)器端的綁定。

塔河數(shù)字集成客戶端應(yīng)用初始界面布局的mxml配置文件程序內(nèi)容如圖9．11所示。

圖9．11　客戶端應(yīng)用初始界面布局配置

2）圖層控制

基礎(chǔ)地圖圖層采用ArcGIS　Online的瓦片數(shù)據(jù)，分別為衛(wèi)星影像和地形道路圖層。

圖層設(shè)置選項(xiàng)可以控制圖層的顯示與隱藏等（見圖9．12）。

3）地圖操作瀏覽與定位

實(shí)現(xiàn)地圖的平移、放大與縮小等地圖操作基本功能。鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)地圖可實(shí)現(xiàn)平移效果；移動(dòng)導(dǎo)航工具條中的按鈕可放大或縮小地圖，或者用拉框縮放工具在地圖上拉框放大與縮小，也可以用滾輪縮放。

圖9．12　圖層控制

鼠標(biāo)在地圖上移動(dòng)的同時(shí)，地圖左下方會(huì)跟隨鼠標(biāo)顯示指向地址的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)。

采用標(biāo)簽定位功能可以直接定位。如瀏覽地圖直接定位到“四源一干”的某個(gè)流域，或指向指定的范圍（見圖9．13）。

圖9．13　標(biāo)簽定位

圖9．14　地圖測(cè)量工具

4）畫圖測(cè)量工具

采用畫圖工具在裝飾圖層上畫圖（各種線、多邊形），基于圖形系統(tǒng)給出相應(yīng)的長度、面積和周長數(shù)據(jù)（見圖9．14）。

5）查詢與搜索

根據(jù)設(shè)定的圖層，采用框選或站名、地名選擇方法查詢居民地或站點(diǎn)。

6）站點(diǎn)分布信息

查詢本流域內(nèi)相關(guān)站點(diǎn)，包括雨量站、水文站等。提供站點(diǎn)列表，并可根據(jù)列表站點(diǎn)搜索地圖位置（見圖9．15）。

圖9．15　站點(diǎn)分布與查詢

7）專題信息可視化

應(yīng)用水資源評(píng)價(jià)分析和水資源調(diào)配模型計(jì)算的成果直接寫入數(shù)據(jù)庫，空間數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)庫表連接，使計(jì)算成果成為地圖屬性信息，并且采用專題成果表現(xiàn)方式進(jìn)行可視化（見圖9．16）。如供需水分析等。

圖9．16　區(qū)域水資源分析示意圖

9．3．6　應(yīng)用模型集成

模型集成應(yīng)用是數(shù)字集成中的重要環(huán)節(jié)。針對(duì)塔里木河流域自然資源和干旱生態(tài)環(huán)境信息和干旱預(yù)警、水資源調(diào)配模型的特點(diǎn)，在數(shù)字集成中采用松散耦合的方式進(jìn)行。相對(duì)獨(dú)立的干旱預(yù)警評(píng)價(jià)模型和水資源調(diào)配分析模型形成各自的數(shù)字集成的模型庫。水資源調(diào)配模型作為獨(dú)立應(yīng)用程序、COM或動(dòng)態(tài)鏈接庫DLL為系統(tǒng)客戶端主程序調(diào)用或遠(yuǎn)程調(diào)用，結(jié)果保存為文件或數(shù)據(jù)庫中，由客戶端主程序?qū)崿F(xiàn)可視化。

1）干旱預(yù)警模型

干旱預(yù)警的目的在于及時(shí)發(fā)現(xiàn)哪些地區(qū)將有干旱發(fā)生，發(fā)生的旱情級(jí)別如何，并作出相應(yīng)的警報(bào)。干旱預(yù)警基于及時(shí)發(fā)現(xiàn)災(zāi)險(xiǎn)以采取措施。通常用干旱（預(yù)警）指數(shù)來及早識(shí)別災(zāi)情并發(fā)布警報(bào)，并可結(jié)合作物缺水敏感系數(shù)和生產(chǎn)、生活、生態(tài)需水的信息進(jìn)行災(zāi)情及時(shí)評(píng)估。

基于流域干旱劃分指標(biāo)體系，確定干旱預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合多重基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建立干旱預(yù)警模型、災(zāi)害評(píng)估體系和預(yù)案管理體系，形成基于數(shù)字平臺(tái)的高效的干旱預(yù)警系統(tǒng)，減輕災(zāi)害損失，促進(jìn)塔里木河流域的可持續(xù)發(fā)展。

干旱預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)是干旱強(qiáng)度和災(zāi)情程度的綜合反映，是進(jìn)行干旱監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)預(yù)警、災(zāi)害評(píng)估、預(yù)警應(yīng)急響應(yīng)的重要依據(jù)。具體干旱級(jí)別的劃分標(biāo)準(zhǔn)參閱相關(guān)章節(jié)。

2）水資源配置模型

水資源調(diào)配模型就是基于塔里木河流域水資源的時(shí)空變化特征、干旱預(yù)警狀況，以及受旱區(qū)域水資源現(xiàn)狀、水利工程供水能力和可調(diào)配的有限水資源，研究不同干旱等級(jí)情勢(shì)下的水資源供需關(guān)系，形成塔河流域水資源合理配置的方案，為極端旱情下水資源合理配置提供參考依據(jù)。

用水資源調(diào)配模型進(jìn)行不同單元的水資源供需計(jì)算，結(jié)合水資源配置方案集，實(shí)現(xiàn)不同枯水保證率下的水資源配置分析。

水資源模擬模型采用線性規(guī)劃計(jì)算方法，數(shù)學(xué)形式主要包括目標(biāo)函數(shù)、平衡方程、計(jì)算時(shí)段、水文系列及模擬方案等因素。具體模型參閱相關(guān)章節(jié)。

3）模型集成

（1）模型庫

①干旱預(yù)警模型

②水資源配置模型

（2）模型運(yùn)行驅(qū)動(dòng)

模型集成基于混搭的方式。由于J2EE包含許多組件，可簡化并規(guī)范應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)與部署，進(jìn)而提高可移植性、安全與再用價(jià)值。

J2EE應(yīng)用能夠基于Web，也可以不基于Web。它一般將業(yè)務(wù)層和Web層合起來應(yīng)用，在網(wǎng)頁上驅(qū)動(dòng)相關(guān)模型在外部運(yùn)行。

9．3．7　網(wǎng)頁集成開發(fā)和界面設(shè)計(jì)

網(wǎng)頁開發(fā)是以C/B/D構(gòu)架體系為基礎(chǔ)，在網(wǎng)絡(luò)開發(fā)環(huán)境中運(yùn)用多種開發(fā)語言工具，結(jié)合WebGIS，通過客戶端網(wǎng)頁瀏覽器操控、交互和運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)顯示、信息查詢、模型運(yùn)算以及成果展示功能。

網(wǎng)頁界面設(shè)計(jì)示例（見圖9．17）：

圖9．17　網(wǎng)頁設(shè)計(jì)圖

9．3．8　用戶管理設(shè)計(jì)

塔河數(shù)字集成系統(tǒng)采用多用戶設(shè)計(jì)。多個(gè)用戶可以同時(shí)使用系統(tǒng)，用戶通過身份驗(yàn)證之后進(jìn)入操作界面。

多用戶采用不同權(quán)限管理，不同的用戶具有不同的使用權(quán)限控制。

系統(tǒng)對(duì)用戶分為三級(jí)：一般用戶、專業(yè)用戶和管理員。一般用戶可以瀏覽數(shù)據(jù)，查詢分析計(jì)算結(jié)果；專業(yè)用戶可以運(yùn)用模型，修改模型參數(shù)、數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行結(jié)果等；管理員具有最高權(quán)限。

用戶的管理（增加用戶、刪除用戶、權(quán)限設(shè)置等）由管理員操作執(zhí)行（見圖9．18）。

圖9．18　用戶管理界面

9．4　本章小結(jié)

本章重點(diǎn)介紹了塔河流域數(shù)字集成方案的具體思想，再結(jié)合干旱預(yù)警和水資源調(diào)配研究的需要，構(gòu)建基于網(wǎng)絡(luò)的干旱信息數(shù)據(jù)空間可視化框架，實(shí)現(xiàn)了干旱災(zāi)害評(píng)價(jià)與干旱預(yù)警，以及不同旱情等級(jí)下水資源調(diào)配與調(diào)度模型應(yīng)用和干旱災(zāi)害應(yīng)對(duì)措施與方案的數(shù)字集成。