南水北调仿真系统中的地理信息系统的应用研究
|
摘要
东线、中线工程是南水北调工程的重要组成部分，它们的建成对缓解黄淮海平原东部、山东半岛、京津及华北地区水资源短缺，改善受水区生态环境，促进该地区经济和社会的可持续发展具有重大意义。为了全面掌握南水北调受水区和供水区的相关信息，对该工程进行系统仿真显得非常必要，这不仅可以全面的模拟该工程未来的水资源调度状况、水质变化状况以及水利工程运行情况，而且更有助于在工程投入使用之前对系统进行及时诊断和预测，为相关决策提供依据。论文取得的成果如下：
①应用地理信息系统技术建立仿真平台；由于地理信息系统对空间数据的存储、管理、查询所特有的强大功能使得其成为南水北调仿真系统必不可少的模块。作为南水北调仿真系统中GIS子系统的应用研究，本文在充分掌握现有GIS技术的基础上，结合南水北调东、中线工程的具体特点，根据南水北调工程规划原则，应用系统仿真和地理信息系统技术，建立仿真平台，开发南水北调仿真系统中的地理信息系统软件工程，以期更加直观更加科学地对工程的各种规划方案进行仿真显示。
②开发出具有良好操作性、分布式的软件系统；南水北调各个仿真子系统中各种规划方案的仿真结果都能够在该系统中得到直观的显示，为进行相关决策提供了有力的支持。采用软件工程技术使得该系统作为南水北调工程系统仿真的一个子系统和大系统有很好的兼容性，同时也可以作为一个独立的系统单独运行。良好的人机界面、使用方便、易扩展和分布式的工作特点，使得该系统符合当前计算机发展趋势的要求。
③论文的最后利用该平台综合显示了南水北调工程各个仿真子系统的仿真结果，并且利用网络技术，使其与电子沙盘子系统及三维场景子系统实现联网，使三个仿真显示子系统实现互动，从而可以实现从不同角度全面的观察整个工程的情况。
South-Route and Middle-Route of South-to-North Water Transfer Project are the important parts of South-to-North Water Transfer Project. The construction of them is important for solving the water shortage problem in west of Huang-Huai-Hai plain, Shandong peninsula, Beijing and Tianjin areas and the area of North of China, for improving the ecological environment of diverting area, and for promoting the sustainable development of economy and society in diverting area. In order to grasp the correlative information of diverting area and supply area completely, it is necessary to do research about system simulation of the project, with which water resource dispatching status, water quality movement status and water works operating status in future can be simulated entirely. The research of simulation can still help to diagnose and forecast before the project launching into use and help to make decisions. The main results of the research are shown as follows:
(1) Constructing simulation platform with GIS technique. The powerful storage, management and query functions of GIS in spatial data make it the indispensable module in simulation system. As the research of GIS subsystem in South-to-North Water Transfer simulation system, simulation platform and GIS software engineering are constructed on the base of the existing GIS technique and the characteristics and layout principles of the South-to-North Water Transfer Project, so as to simulate the various of plans more directly and more
scientific.
(2) Building a distributed software system with good manipulability. The direct display of simulation result in this system will offer powerful sustain for decision-making. The using of software engineering technique make this subsystem not only has good compatibility with the mother system but also can be operated as a single one. The GIS simulation subsystem has such characteristics as good interface, convenience, expandable easily and distributed and so on, which make it adapt to the development current of computer science.
The results of all the simulation subsystems are displayed in the simulation platform and netting with electronic sand plate subsystem and 3D scene subsystem by Internet technique. The link of this three subsystems make it possible to observe the entire project from different point of view.
①应用地理信息系统技术建立仿真平台；由于地理信息系统对空间数据的存储、管理、查询所特有的强大功能使得其成为南水北调仿真系统必不可少的模块。作为南水北调仿真系统中GIS子系统的应用研究，本文在充分掌握现有GIS技术的基础上，结合南水北调东、中线工程的具体特点，根据南水北调工程规划原则，应用系统仿真和地理信息系统技术，建立仿真平台，开发南水北调仿真系统中的地理信息系统软件工程，以期更加直观更加科学地对工程的各种规划方案进行仿真显示。
②开发出具有良好操作性、分布式的软件系统；南水北调各个仿真子系统中各种规划方案的仿真结果都能够在该系统中得到直观的显示，为进行相关决策提供了有力的支持。采用软件工程技术使得该系统作为南水北调工程系统仿真的一个子系统和大系统有很好的兼容性，同时也可以作为一个独立的系统单独运行。良好的人机界面、使用方便、易扩展和分布式的工作特点，使得该系统符合当前计算机发展趋势的要求。
③论文的最后利用该平台综合显示了南水北调工程各个仿真子系统的仿真结果，并且利用网络技术，使其与电子沙盘子系统及三维场景子系统实现联网，使三个仿真显示子系统实现互动，从而可以实现从不同角度全面的观察整个工程的情况。
South-Route and Middle-Route of South-to-North Water Transfer Project are the important parts of South-to-North Water Transfer Project. The construction of them is important for solving the water shortage problem in west of Huang-Huai-Hai plain, Shandong peninsula, Beijing and Tianjin areas and the area of North of China, for improving the ecological environment of diverting area, and for promoting the sustainable development of economy and society in diverting area. In order to grasp the correlative information of diverting area and supply area completely, it is necessary to do research about system simulation of the project, with which water resource dispatching status, water quality movement status and water works operating status in future can be simulated entirely. The research of simulation can still help to diagnose and forecast before the project launching into use and help to make decisions. The main results of the research are shown as follows:
(1) Constructing simulation platform with GIS technique. The powerful storage, management and query functions of GIS in spatial data make it the indispensable module in simulation system. As the research of GIS subsystem in South-to-North Water Transfer simulation system, simulation platform and GIS software engineering are constructed on the base of the existing GIS technique and the characteristics and layout principles of the South-to-North Water Transfer Project, so as to simulate the various of plans more directly and more
scientific.
(2) Building a distributed software system with good manipulability. The direct display of simulation result in this system will offer powerful sustain for decision-making. The using of software engineering technique make this subsystem not only has good compatibility with the mother system but also can be operated as a single one. The GIS simulation subsystem has such characteristics as good interface, convenience, expandable easily and distributed and so on, which make it adapt to the development current of computer science.
The results of all the simulation subsystems are displayed in the simulation platform and netting with electronic sand plate subsystem and 3D scene subsystem by Internet technique. The link of this three subsystems make it possible to observe the entire project from different point of view.
引文
【1】许运忠，吴国玺，我国水资源特点及开发利用，河南教育学院学报，2001，11(1)
【2】魏昌林，中国南水北调，中国农业出版社
【3】北京仿真中心，南水北调工程仿真系统研究开发报告，2002年9月
【4】魏文秋，于建营，地理信息系统在水文学和水资源管理中的应用，水科学进展，1997，8(3)：297-299
【5】C D Makinney Expert geographic information system for texas water planning . Journal of Water Resources Planning and Management. 1993 (2)
【6】R Srinivasan A spatial decision on support system for assessing agricultural nonpoint Source Pollution. Water Resources Bulletin 1994(3) : 67-69
【7】王东华，国家基础地理信息系统辅助南水北调工程规划设计，遥感信息，1995，(3)
【8】冯允成，杜端甫等，系统仿真及其应用，北京：机械工业出版社，1992：3-4
【9】CHORAFAS, D. N., Systems and Simulation , New York : Academic Press , Inc., 1965
【10】KLIR, GEORGE J., ED., An Approach to General Systems Theory, New York: Van Nostrand Reinhold Co., 1969
【11】ZEIGLER , BERNARD P., Theory of Modeling and Simulation , New York : John Wiley & Sons , Inc., 1976
【12】G．戈登 著，杨金标 译，系统仿真，北京：冶金工业山版社，1982：1-2
【13】周成虎，地理信息系统概要，北京：中国科学技术出版社，1992，2-3
【14】陈述彭、鲁学军等，地理信息系统导论，北京：科学出版社，2001：4-6
【15】邬伦、刘瑜等，地理信息系统—原理、方法主应用，北京：科学出版社，2001
【16】Steve Teixeira，Xavier Patheco 著，任旭均、王永胜 等译，Delphi5 开
发人员指南，北京：机械工业出版社，2001：712-714
【17】邵佩英、杨孝如，SYBASE数据库系统基础知识，背景：中国水利水电出版社，2000
【18】富融科技有限公司 编著，ArcInfo 暨 ERDAS 中国用户大会—论文集，北京：地震出版社，2000：34-35
【19】袁魏，基于地理信息系统的配电信息系统，西安交通大学电气工程学院学位论文，2001
【20】Michael N. DeMers, Fundamentals of Geographic Information Systems, 2001
【21】WUXC, Basic technology and development of geographic information system[J], Earth Science - Journal of China university of Geosciences, 1998 , 23 (4)
【22】SONGGF, ZHONGES, research and development of components geographic information system[J]. Journal of Image and Graphics, 1998,3(4)
【23】Smith NS. Rhind DW.. Defining of quality data; A discussion document. in: Proceedings of the 3td International Workshop on Geographic Information System. Beijing, 1993
【24】David J Abel. A model of data set management in large spatial information system. INT. J. Geographic information system. 1998, 3(4)
【25】Stephen C Guptill. Evaluating Geographic Information System Technology. Photogrammetric Engineering And Remote Sensing 1995, 55(11)
【26】马斌，解建仓等，西安地区水资源现状及调度管理模式研究，西安理工大学学报 2000．9
【27】马斌，解建仓等，基于构件式水资源调度管理模式及其应用研究，水利学报2000．12
【28】樊红，张祖勋，一种适合GIS的软件工程模式，武汉测绘科技大学学报，1997，22(3)
【29】李爱光，王卉，面向对象软件工程在GIS中的应用，测绘学院学报，2001，18(4)
【30】黄伟雄，跨流域调水与华北水资源的合理配置——我国南水北调新路进的探讨，资源科学 2002．5
【31】李春生，南水北调：中国跨世纪的又一宏伟水利工程——兼谈中线调水工程对湖北省的影响及其补偿措施，科技进步与对策 1998
【32】解建仓、田峰巍等，水资源调度管理决策支持系统的理论与实践，陕西科学技术出版社 1997．12
【33】赵勇 解建仓 马斌．基于系统仿真理论的南水北调东线水量调度 水利学报，2002(11)
【34】孟文杰，马斌，南水北凋中线工程水量调度系统仿真研究，系统仿真学报，2002，14(12)
【35】刘子惠等，加利福尼亚北水南调工程考察报告 1997
【36】倪新铮等，南水北调——北京可持续发展的支撑工程，北京水利 2001．1
【37】潘家铮，我国北方地区水资源合理配置与南水北调，中国工程科学 2000．10
【38】吴忠性，杨启和，在电子计算机辅助制图情况下地图投影变换的研究，地图投影论文集，1983
【39】MapInfo公司，MapInfo Professional用户手册，1995
【40】MapInfo公司，MapInfo参考手册，1994
【41】黎红松等，网络系统集成技术及其应用【M】，北京：科学出版社，1999，
【42】戴有炜等，Window2000网络使用指南【M】，北京：清华大学出版社，2000，
【43】杨孝如等，SYBASE数据库系统管理指南【M】，北京：中国水利水电出版社，2000
【44】毛峰等，ArcGis8开发与实践，北京：科学出版社，2002
【45】彗图公司，TopMap Profession彗图桌面地理信息系统用户手册，2001
【46】彗图公司，TopMap ActiveX彗图地理信息系统组件开发手册，2001
【47】三味工作室，MapInfo6.0应用开发指南，北京：人民邮电出版社，2000
【48】万兆全等，Delphi5开发指南，希望图书创作室，2000
【49】王永生等，Delphi 5编程实例与技巧，科学出版社，2001
【50】李玉荣，公伯峡水电站洪水预报及控制研究，西安理工大学硕士论文，2002
【51】尧桂龙，南水北调中线汉江中下游水质预测与水污染控制仿真研究，西安理工大学硕士论文，2003
【52】王义民，安康水库洪水调度系统的研究与开发，西安理工大学硕士论文，2001
【53】汪妮，陕西省宝鸡峡灌区解决缺水问题的方案研究，西安理工大学硕士论文，2001
【54】李茹，中央防汛决策支持系统洪水预报子系统的研制与开发，西安理工大学硕士论文，2000
【2】魏昌林，中国南水北调，中国农业出版社
【3】北京仿真中心，南水北调工程仿真系统研究开发报告，2002年9月
【4】魏文秋，于建营，地理信息系统在水文学和水资源管理中的应用，水科学进展，1997，8(3)：297-299
【5】C D Makinney Expert geographic information system for texas water planning . Journal of Water Resources Planning and Management. 1993 (2)
【6】R Srinivasan A spatial decision on support system for assessing agricultural nonpoint Source Pollution. Water Resources Bulletin 1994(3) : 67-69
【7】王东华，国家基础地理信息系统辅助南水北调工程规划设计，遥感信息，1995，(3)
【8】冯允成，杜端甫等，系统仿真及其应用，北京：机械工业出版社，1992：3-4
【9】CHORAFAS, D. N., Systems and Simulation , New York : Academic Press , Inc., 1965
【10】KLIR, GEORGE J., ED., An Approach to General Systems Theory, New York: Van Nostrand Reinhold Co., 1969
【11】ZEIGLER , BERNARD P., Theory of Modeling and Simulation , New York : John Wiley & Sons , Inc., 1976
【12】G．戈登 著，杨金标 译，系统仿真，北京：冶金工业山版社，1982：1-2
【13】周成虎，地理信息系统概要，北京：中国科学技术出版社，1992，2-3
【14】陈述彭、鲁学军等，地理信息系统导论，北京：科学出版社，2001：4-6
【15】邬伦、刘瑜等，地理信息系统—原理、方法主应用，北京：科学出版社，2001
【16】Steve Teixeira，Xavier Patheco 著，任旭均、王永胜 等译，Delphi5 开
发人员指南，北京：机械工业出版社，2001：712-714
【17】邵佩英、杨孝如，SYBASE数据库系统基础知识，背景：中国水利水电出版社，2000
【18】富融科技有限公司 编著，ArcInfo 暨 ERDAS 中国用户大会—论文集，北京：地震出版社，2000：34-35
【19】袁魏，基于地理信息系统的配电信息系统，西安交通大学电气工程学院学位论文，2001
【20】Michael N. DeMers, Fundamentals of Geographic Information Systems, 2001
【21】WUXC, Basic technology and development of geographic information system[J], Earth Science - Journal of China university of Geosciences, 1998 , 23 (4)
【22】SONGGF, ZHONGES, research and development of components geographic information system[J]. Journal of Image and Graphics, 1998,3(4)
【23】Smith NS. Rhind DW.. Defining of quality data; A discussion document. in: Proceedings of the 3td International Workshop on Geographic Information System. Beijing, 1993
【24】David J Abel. A model of data set management in large spatial information system. INT. J. Geographic information system. 1998, 3(4)
【25】Stephen C Guptill. Evaluating Geographic Information System Technology. Photogrammetric Engineering And Remote Sensing 1995, 55(11)
【26】马斌，解建仓等，西安地区水资源现状及调度管理模式研究，西安理工大学学报 2000．9
【27】马斌，解建仓等，基于构件式水资源调度管理模式及其应用研究，水利学报2000．12
【28】樊红，张祖勋，一种适合GIS的软件工程模式，武汉测绘科技大学学报，1997，22(3)
【29】李爱光，王卉，面向对象软件工程在GIS中的应用，测绘学院学报，2001，18(4)
【30】黄伟雄，跨流域调水与华北水资源的合理配置——我国南水北调新路进的探讨，资源科学 2002．5
【31】李春生，南水北调：中国跨世纪的又一宏伟水利工程——兼谈中线调水工程对湖北省的影响及其补偿措施，科技进步与对策 1998
【32】解建仓、田峰巍等，水资源调度管理决策支持系统的理论与实践，陕西科学技术出版社 1997．12
【33】赵勇 解建仓 马斌．基于系统仿真理论的南水北调东线水量调度 水利学报，2002(11)
【34】孟文杰，马斌，南水北凋中线工程水量调度系统仿真研究，系统仿真学报，2002，14(12)
【35】刘子惠等，加利福尼亚北水南调工程考察报告 1997
【36】倪新铮等，南水北调——北京可持续发展的支撑工程，北京水利 2001．1
【37】潘家铮，我国北方地区水资源合理配置与南水北调，中国工程科学 2000．10
【38】吴忠性，杨启和，在电子计算机辅助制图情况下地图投影变换的研究，地图投影论文集，1983
【39】MapInfo公司，MapInfo Professional用户手册，1995
【40】MapInfo公司，MapInfo参考手册，1994
【41】黎红松等，网络系统集成技术及其应用【M】，北京：科学出版社，1999，
【42】戴有炜等，Window2000网络使用指南【M】，北京：清华大学出版社，2000，
【43】杨孝如等，SYBASE数据库系统管理指南【M】，北京：中国水利水电出版社，2000
【44】毛峰等，ArcGis8开发与实践，北京：科学出版社，2002
【45】彗图公司，TopMap Profession彗图桌面地理信息系统用户手册，2001
【46】彗图公司，TopMap ActiveX彗图地理信息系统组件开发手册，2001
【47】三味工作室，MapInfo6.0应用开发指南，北京：人民邮电出版社，2000
【48】万兆全等，Delphi5开发指南，希望图书创作室，2000
【49】王永生等，Delphi 5编程实例与技巧，科学出版社，2001
【50】李玉荣，公伯峡水电站洪水预报及控制研究，西安理工大学硕士论文，2002
【51】尧桂龙，南水北调中线汉江中下游水质预测与水污染控制仿真研究，西安理工大学硕士论文，2003
【52】王义民，安康水库洪水调度系统的研究与开发，西安理工大学硕士论文，2001
【53】汪妮，陕西省宝鸡峡灌区解决缺水问题的方案研究，西安理工大学硕士论文，2001
【54】李茹，中央防汛决策支持系统洪水预报子系统的研制与开发，西安理工大学硕士论文，2000