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(xué)模型，在流域科學(xué)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(zhǔn)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(fù)雜的軟件操作流程實(shí)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(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，水文模型的使用者也從傳統(tǒng)的水文學(xué)領(lǐng)域擴(kuò)展到其他領(lǐng)域。而非水文學(xué)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(jìn)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(jìn)行水文模型空間參數(shù)提取的門檻，本論文借鑒地學(xué)領(lǐng)域的智能計(jì)算相關(guān)方法，將知識驅(qū)動(dòng)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(jì)算機(jī)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(jìn)行驗(yàn)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(jìn)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(jìn)行形式化表示。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)應(yīng)用目的，基于圖論設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)推理系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)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(jì)
　　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(jì)語言開發(fā)了計(jì)算機(jī)推理系統(tǒng)的推理機(jī)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(jì)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(yīng)用與評價(jià)
　　以SEIMS水文模型為例，分別應(yīng)用傳統(tǒng)

5、方法和智能化方法進(jìn)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(jì)算機(jī)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(yàn)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(jìn)行水文模型空間參數(shù)提取的應(yīng)用需求，基于知識驅(qū)動(dòng)的智能建模、可視化建模等方法和地學(xué)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