基于開源WebGIS的地下水模擬平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)——以黑河中游駱駝城灌區(qū)為例.pdf

1、黑河流域是中國(guó)第二大內(nèi)陸河流域，位于中國(guó)西北干旱區(qū)，而黑河中游是位于甘肅省張掖市的農(nóng)業(yè)灌溉綠洲，自古存在著經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求和生態(tài)維護(hù)需求的地下水用水矛盾，近年來(lái)中游灌區(qū)灌溉農(nóng)業(yè)的開發(fā)加劇了地下水埋深的空間分布不均，尤其是駱駝城灌區(qū)的地下水超采現(xiàn)象較為嚴(yán)重，造成了黑河流域一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，科學(xué)合理的地下水資源管理刻不容緩。
　　地下水?dāng)?shù)據(jù)管理和地下水模擬是進(jìn)行內(nèi)陸河流域灌區(qū)地下水有效管理的重要手段。構(gòu)建地下水模擬平臺(tái)能夠集成地下水?dāng)?shù)據(jù)

2、管理和地下水模擬，對(duì)于干旱區(qū)地下水資源管理具有重要意義。隨著地理信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，基于WebGIS的地下水?dāng)?shù)據(jù)管理及數(shù)值模擬已成為可能。地下水?dāng)?shù)值模擬模型MODFLOW應(yīng)用廣泛，國(guó)外結(jié)合GIS和MODFLOW模型，開發(fā)了Processing MODFLW、Arc Hydro Groundwater等地下水模擬桌面軟件，但對(duì)于MODFLOW模型與WebGIS的集成研究較少。
　　鑒于此，本文基于開源WebGIS技術(shù)，采用三層

3、結(jié)構(gòu)體系，利用面向?qū)ο蠓椒?，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了適用于黑河中游灌區(qū)的地下水模擬平臺(tái)，分別實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)端、服務(wù)器端和客戶端，其中，數(shù)據(jù)庫(kù)端基于研究區(qū)地下水?dāng)?shù)據(jù)特征，簡(jiǎn)化了美國(guó)促進(jìn)水文科學(xué)發(fā)展大學(xué)聯(lián)盟（Consortium of Universities for the Advancement of Hydrologic Science Inc.,CUAHSI）設(shè)計(jì)的觀測(cè)數(shù)據(jù)模型(Observation Data Model,ODM)，基于面向?qū)ο?/p>

4、方法設(shè)計(jì)了地理數(shù)據(jù)模型，并通過(guò)開源對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)PostgreSQL/PostGIS建成了地下水?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了地理和觀測(cè)數(shù)據(jù)的集成管理，解決了多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的不一致問(wèn)題；服務(wù)器端利用開源地圖服務(wù)器GeoServer和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器IIS，基于面向?qū)ο蠓椒▽?shí)現(xiàn)了地理數(shù)據(jù)請(qǐng)求處理、地下水模擬請(qǐng)求處理和觀測(cè)數(shù)據(jù)請(qǐng)求處理，連接地下水?dāng)?shù)據(jù)模型和地下水模擬模型MODFLOW，實(shí)現(xiàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)和地下水模擬的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與共享；客戶端結(jié)合開源地圖框架O

5、penLayers、可視化框架ECharts和Javascript框架JQuery，實(shí)現(xiàn)了客戶端和服務(wù)器端的交互，實(shí)現(xiàn)了觀測(cè)和地理數(shù)據(jù)的多種可視化表達(dá)。
　　本研究設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的地下水開采的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模擬和管理系統(tǒng)，其三層架構(gòu)和面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)模式保證了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺(tái)的可維護(hù)性、可復(fù)用性、可擴(kuò)展性和靈活性，地下水?dāng)?shù)據(jù)與開源關(guān)系對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)PostgreSQL/PostGIS、開源地圖服務(wù)器GeoServer的集成提高了水文數(shù)據(jù)的可獲取性和共享