水文模型空間參數(shù)提取的智能化方法研究——以SEIMS水文模型為例.pdf

1、水文模型是描述水文物理過程的數(shù)學模型，在流域科學研究和綜合管理中發(fā)揮著重要作用。模型參數(shù)提取是使用水文模型所必需的前期準備工作。水文模型所需輸入的空間參數(shù)一般從下墊面數(shù)據(jù)中（如DEM、土壤數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)等）提取，需要借助專業(yè)的空間數(shù)據(jù)處理軟件，通過復雜的軟件操作流程實現(xiàn)，對水文模型使用者的專業(yè)知識和軟件操作技能要求較高。隨著水文模型應用范圍的不斷擴大，水文模型的使用者也從傳統(tǒng)的水文學領(lǐng)域擴展到其他領(lǐng)域。而非水文學領(lǐng)域的用戶通常不具備

2、相關(guān)專業(yè)知識和軟件操作技能，難以利用現(xiàn)有的方法和工具進行水文模型空間參數(shù)的提取。
　　為降低非領(lǐng)域?qū)＜矣脩暨M行水文模型空間參數(shù)提取的門檻，本論文借鑒地學領(lǐng)域的智能計算相關(guān)方法，將知識驅(qū)動建模和可視化建模等方法引入水文模型空間參數(shù)提取，基于知識的形式化表示和計算機推理，提出了水文模型空間參數(shù)提取的智能化方法，并開發(fā)了原型系統(tǒng)對該方法進行驗證和示范。本論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　1.提取水文模型空間參數(shù)所需知識的形式化表

3、示和推理
　　通過從相關(guān)軟件的用戶手冊、算法說明文檔等知識源獲得提取水文模型空間參數(shù)所需的知識，并對這些知識進行分類;基于JavaScript對象表示法和資源描述框架等方法對提取水文模型空間參數(shù)所需的知識進行形式化表示。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)應用目的，基于圖論設(shè)計實現(xiàn)了計算機推理系統(tǒng)，由計算機系統(tǒng)自動構(gòu)建水文模型空間參數(shù)提取工作流。
　　2.水文模型空間參數(shù)智能化提取的原型系統(tǒng)設(shè)計
　　基于知識的形式化表示方法構(gòu)建了水文模型

4、空間參數(shù)提取知識庫;借助第三方的空間數(shù)據(jù)處理軟件提供的算法構(gòu)建了水文模型空間參數(shù)提取算法庫;采用Java和JavaScript等程序設(shè)計語言開發(fā)了計算機推理系統(tǒng)的推理機和工作流引擎;借助第三方的可視化建模技術(shù)，構(gòu)建了水文模型空間參數(shù)提取工作流的可視化建模模塊。最后，采用Java Web開發(fā)技術(shù)和B/S架構(gòu)模式，設(shè)計開發(fā)了水文模型空間參數(shù)智能化提取的原型系統(tǒng)。
　　3.方法應用與評價
　　以SEIMS水文模型為例，分別應用傳統(tǒng)

5、方法和智能化方法進行參數(shù)提取，通過對比兩種方法的易用性，證明本文所提出的方法借助知識的形式化表示方法和計算機推理系統(tǒng)等，能夠?qū)崿F(xiàn)水文模型空間參數(shù)提取工作流的智能化搭建，有效降低了對使用者專業(yè)知識的要求，驗證了本論文提出的智能化方法具有較高的易用性。
　　本論文面向非領(lǐng)域?qū)＜矣脩暨M行水文模型空間參數(shù)提取的應用需求，基于知識驅(qū)動的智能建模、可視化建模等方法和地學工作流技術(shù)建立了水文模型空間參數(shù)提取的智能化方法，旨在降低水文模型的使用門