面向河流治理領域的中間件開發的幾個關鍵問題

　　河流的治理一直是中華民族的一件關乎民生大計的大事，特別是近幾年來，如何更好的治理河流更是我國政府特別關心的事情。隨著各種檢測機制的不斷健全、數據的不斷積累以及數字黃河等科研項目的實施，開發出適合中國特色的河流治理系統的任務已經迫在眉睫。

　　由于泥沙在河流治理方面的重要性，國際上很早就開展了現代化河流(流域)泥沙管理技術的研究，可追溯到計算機技術應用20世紀80年代初期。在這個不長的歷史階段，現代科學技術在傳統水利上的應用發生突飛猛進的變化，河流(流域)管理的觀念發生根本的改變，盡管世界各國的河流的自然條件千差萬別，但實現河流(流域)的現代化管理，是世界各國發展和追求的共同目標。美國在流域管理方面可以說代表了當今國際發展的方向，其河流(流域)管理已達到國家的水平，流域水資源、泥沙資源及相關方面的管理是聯邦政府資源的一個組成部分。根據河流(流域)的特點建立了各自的決策支持和模擬仿真系統。各系統的實現都是通過泥沙模型、水流計算模型、沖刷模型等多個數學模型共同作用，有效的對現實世界進行了仿真?，F在這些系統已經成功的運用在美國科羅拉多流域和密西西比流域。

　　中國是一個多河流的國家，而且每條河流的自身特點也各不相同，因此河流治理系統的開發不可能也沒有必要對每條河、每個流域都開發一個專用的系統。這個時候，中間件的特點剛好符合我們的需要。

　　中間件屬于可復用軟件的范疇，他的良好的復用性可以幫助我們快速的重用已有的通用功能模塊。同時中間件屏蔽了底層的復雜性,如操作系統的多樣性、復雜多變的網絡環境、數據分散處理帶來的不一致性問題等,使程序開發人員面對一個簡單而統一的開發環境,減少程序設計的復雜性,將注意力集中在功能的實現上。這些特點使我們可以開發出一個通用的面向河流治理領域的中間件，對于不同的河流(領域)，我們只需在中間件的基礎上進行二次開發，就可以快速的實現河流管理的信息化。

　　二、 河流治理領域的特點

　　河流治理領域的管理系統具備其獨特的特點，即是一個管理上的信息化，同樣也是一個地理信息系統，而且是一個空間信息可視化系統。正是由于這樣的特點，他具備了各種系統的特點，例如存儲的數據量大、訪問的結果需要用圖像來表示、交互性強、視覺效果要求高、以及需要具備知識發現能力等。

　　總的來說，以地理環境作為依托，強調的是地理認知與分析，透過視覺效果，探討空間信息所反映的規律知識是河流治理系統的真正目的。

　　三、 關鍵問題闡述

　　通用的河流治理中間件應當至少包括以下幾個功能：

　　1、 空間信息處理功能

　　針對河流治理這一個特殊的領域，中間件因能夠實現對原始三維數據場的網格化，為后期空間模型體的繪制進行等值面抽取、層面和層塊的幾何構造。中間件的空間信息處理功能作為中件層，負責對數據庫中間件提交的原始數據進行加工，形成便于顯示的數據集，并提交給客戶端。

　　2、 實現河流觀測信息三維可視化

　　將多年來觀測的數據數字化，利用三維可視化技術實現將數據重構為現實河流的虛擬仿真，直觀清晰的顯示數據，并使之具備基本的交互性。主要包括數據的三維體顯示，剖面模型的顯示，矢量圖元的無失真、無級縮放的瀏覽，圖象的光滑處理及坐標顯示，河流的分層面、層塊顯示，河流區域的柵格顯示，以及用戶三維瀏覽交互功能的實現。

　　3、 動態反映河流狀況

　　通過數據采集程序、網絡和中間件實時的記錄最新的河流泥沙淤積情況，并將其顯示。包括動態河流剖面圖，某區域動態狀況直方圖等。

　　4、 提供歷史演變過程分析

　　將多年的河流數據通過可視化方法重構并進行比較，對其泥沙、水平面歷史演變的過程進行分析。對多年的泥沙淤積圖上相同位置的深值相減，得到淤積演變圖，并以不同色標或不同的圖案表示淤積的范圍和等級。

　　5、 空間數據與屬性數據的統一存儲

　　由于河流治理中間件具有地理信息系統的特點，因此地理信息系統中不同類型數據的統一存儲也是一個要解決的關鍵問題。

　　6、 海量數據管理及處理分析

　　由于三維空間數據的量很大，怎樣對海量數據進行管理和空間離散數據的后期處理分析也是要研究的一個重要方面。

　　7、 大視區三維地形生成與瀏覽

　　大視區的河流地形生成，可以使決策者從總體的角度直觀的對河流泥沙淤積、水位等問題進行研究和分析。

　　四、 結束語

　　上面所講的只是一個通用的中間件所要具備的最基本的功能，但是對于不同的流域也要有不同的情況。這個中間件在設計的時候是參照黃河的特點完成的，因此對河流的泥沙淤積問題考慮的比較多。而且沒有涉及到管理層的內容，希望大家可以在這個文章的基礎上，繼續研究。希望大家提出寶貴的意見。

原文轉自：http://www.anti-gravitydesign.com