二元水循环框架的可视化描述太水资源调控应用

摘要

随着经济社会快速发展，水问题、水安全、水危机在不同程度影响着发展质量，对水资源的调控也引起了高度重视。相对于自然水循环，人类活动的用水影响日益加剧，水循环已经不是“自然”一元模式、而是“自然.社会”二元模式。二元水循环理论自提出以来已经产生了重大影响，在间接指导着各方面研究。理论以概念为主，描述的框架清晰，但是落实到具体应用上，可操作性不强。大家困惑于对二元水循环理论的系统抽象数学描述难有成果的现状下，本论文尝试采用信息技术对二元水循环理论的框架实现动态可视化描述，把静态的框架概念变为动态的可视化应用系统。虽然涉及自然和社会的系统及理论庞大而复杂，但针对区域、针对应用对象，用涉及二元过程中关键对象构成水循环系统，对过程、关系、环节、对象可以分别用清晰的准确的描述，由单元到子系统、再到整个循环系统。可视化描述也是内涵业务及相关内容的系统组成，可以方便把二元水循环框架与水资源调控的实际应用对接，适应水资源调控中对当前应用需求的问题确定化及针对性解决问题。把概念框架变成为系统应用框架是理论描述的新方式，也是将二元水循环理论落地能指导应用的途径，随着系统扩展、细化深入，可以逐步提高处理能力，适应实际情况的动态变化，体现应用的动态性和实时性。本文以雄安新区为研究区域，在二元水循环框架可视化描述基础上，把问题处理的内容组件化，并选择搭建支撑业务应用。实现了动态情景下的水资源调控的初步应用，实例说明二元水循环理论的业务化应用及对信息服务、计算服务和决策服务支撑。取得的研究成果如下： (1)二元水循环框架的可视化描述研究。在二元水循环理论的基础上，分析二元水循环的过程框架及过程中的各个环节，结合信息技术对二元水循环框架及过程可视化描述，用框架过程对接业务应用流程。对二元水循环系统各环节的描述再深入与各环节相关的信息及信息的处理结合，对各单元的处理采用数学公式等传统可用的技术，在可视化的描述知识图中融入相关内容。根据二元水循环框架的层次关系嵌套形成动态的可视化关联框架，分层、分类描述了二元水循环的复杂系统，实现了将二元水循环抽象、固定的框架描述为直观、可应用、装配内容的动态可视化框架。 (2)各单元业务处理内容的组件化。在可视化的框架环境中，对二元水循环过程中各环节、各节点上的业务问题独立处理，分析具体环节的信息和信息计算，用信息集成相关数据，对问题处理方法组件化，为循环过程设计开发了82个核心组件。对大量组件管理建立了业务组件库，并提供了将组件定制和添加到可视化描述知识图相应的节点上的办法。根据不同层次的业务问题可以从组件库中选择相应组件或不同粒度的组件组合，适用于解决相关的业务问题。可视化描述的二元水循环框架是靠大量的组件及内容来支撑，问题导向，主题化实现二元水循环业务的信息服务、计算服务和决策服务。 （3）基于二元水循环可视化描述的水资源调控及应用实例研究。以雄安新区为例，建立了二元水循环过程可视化的框架系统，在系统中内涵了水资源调控的相关业务，设定了人为变化的多个动态情景，通过不同情境下，人机交互、快速实时调整，展示了区域水资源调控的应用方式。二元水循环可视化框架描述就是针对区域水资源调控的可视化平台，提高了对实际情况的变化的适应性，并且调控的过程可视可信、可操作、可扩展。

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