区域水资源可持续利用与预警系统的总体结构按技术方法体系可分为底层、中间层和应用层。底层是数据管理层,是整个系统的核心,是系统功能实现的基础。数据管理层的功能是实现空间数据、属性数据和其他数据组织、存储、检索、转换和交叉访问。中间层是系统的主体,以数据仓库为核心,利用数据字典技术、数据访问技术、数据仓库技术、数据挖掘技术和联机处理技术实现管理信息系统、地理信息系统、办公自动化系统和决策支持系统的集成。应用层是在中间层系统集成的基础上,实现水文水资源要素的实时监测及数据管理、水资源可持续利用预警系统评估和预警等功能的专题应用层。

区域水资源可持续利用与预警系统的总体逻辑结构如图6.8、图6.9,是一个以四库(即数据库、模型库、方法库和指标库)为基础,以预警分析子系统为核心,以警情发布子系统为媒介的综合技术系统。

图6.8　区域水资源可持续利用预警系统结构示意图

在逻辑上其总体结构组成有:

(1)数据库及其管理子系统:将采集监测区域水文水资源要素数据按照标准格式进行输入、存贮和管理与其有关的属性和空间数据,为社会、经济、资源和生态数据的整合提供接口,与模型库保持无缝连接,为模型提供基础数据保证运行,存贮运行结果等,分为基础数据库、属性数据库和其他数据库。

基础数据库主要分为:空间数据、属性数据和其他数据,包括图形、数字、文档和影像等具有复杂数据结构的数据集合。其中,空间数据包括区域图廓、等高线、图幅、行政界限、道路、水系、地貌、植被、土地利用、年积温、污染源分布、监测站和采样点分布等图层。

属性数据主要包括水文水资源要素实时监测数据(降雨、蒸发、土壤墒情、地温、水位、流量、BOD、DO)的记录及管理、土地利用现状、行政区基本信息等。(www.daowen.com)

其他数据主要有自然地理情况、社会经济、水环境质量现状及发展规划基本信息等。

(2)模型库及其管理子系统:通过提供灵活、动态的构模功能增强预警能力,包括预置模型、用户自定义模型的模块,完成模型运行所需输入数据的自动提取及运算结果的存贮。为用户提供构模语言,根据用户的申明及知识库中的知识自动构造问题解答途径,使预警系统表现智能化。

模型库主要包括水文水资源模型、预测评价模型、预警模型等。其中水文水资源模型(新安江三水源产汇流模型、一维河流模型、水质模型等)。预测评价模型主要有人工神经网络预测模型、灰色模型等。预警模型主要包括人工神经网络预警模型等。

(3)方法库及管理子系统；它是共享的公共模型资源,包括神经网络 (ANN)、统计分析(ESPSS)和层次分析法 (AHP)等方法,使用户应用上述数学工具来分析数据、构造分析预测模型。

(4)指标库及其管理子系统:是系统数据库的一个子集,主要对各统计指标、预警指标包括警情指标、警源指标和警兆指标等的采集、筛选和管理。

(5)预警分析子系统:是本次预警系统的总控部件,初步具有水资源基础信息采集分析能力、警情诊断能力、警源分析能力、警兆辨识能力、警度预报能力和排警调控能力。

(6)警情发布子系统:主要是通过用户及其服务网络发布警情等级、警情信号、应急行动命令、外部联络通信等。