基于b/s模式的实时洪水预报系统外文翻译资料

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基于b/s模式的实时洪水预报系统

张杨，江苏电力，设计院，中国南京，zhangyang2203@163.com

李解忧，国家水文重点实验室，水资源与液压工程，河海大学，中国南京

李泽华，国家水文重点实验室，水资源与液压工程，河海大学，中国南京

郭丽娟，国家水文重点实验室，水资源与液压工程，河海大学，中国南京

摘要—通过结合流域水文模型以及ASP.NET, WebGIS等新技术和数据库进行连接，分别对c/s结构模式与b/s结构模式进行各方面详细的分析，建立出来了三层的b/s结构模式的实时的洪水预报系统。基于b/s结构的模式，该系统可以实现一系列的功能，这些功能包括对远程信息的查询、维护和显示，以及实时的洪水预报、模型的修正、参数与距离交互咨询等。通过一系列的实际应用经验，该系统表现出来了良好的可用性，可扩展性和可维护性。

关键字--洪水预报；C/S模式；B/S模式；WebGIS；水文模型

1. 介绍

洪水预报对于我们来说是一项不可缺少的工作，因为它是直接服务于国家的安全与经济建设的重要工作，开发洪水预报系统是一个可以有效防止洪水的发生，减少洪水对人们财产损失，并有效利用水资源的非工程性的措施。同时随着社会和经济的发展和全球化的需求增加，为了进一步的扩大服务需求，所以现在对于水文预报也有了更高的发展要求。

传统的洪水预报系统通常是作为私人系统来发展的，这就使得它很难得到系统的提升，特别是对于有着大量的项目和模块的工程而言，同时这样还会造成了大量的不必要重复和工作时间的消耗。

目前，多数决策系统都支持使用c/s结构模式,c/s结构模型是在分布式计算环境中最常见使用的模型。该模型通常由两部分组成，这两部分分别为客户端和服务器端，客户端作为前端，主要是负责作为用户的界面，以及负责数据输入和有效性的校准，对后台数据库发出请求，然后接收返回的结果以及处理应用逻辑；而服务器端则是作为后台，运行数据库的管理系统，同时支持一些基本操作，比如数据库查询和管理，并为局域网客户提供数据处理的服务。通过合理分配任务到客户端和服务器端，c/s结构模型不仅降低了通信成本，同时也充分利用了双方的硬件环境。然而，大型网络中还存在一些不足，包括可扩展性、可维护性和安全性的不足。

随着网络技术的不断发展，b/s（浏览器/服务器）模型应用系统逐渐变得更加成熟。b/s模型是一个建立在广域网和HTTP协议上的编程模式。客户端可以通过浏览器在服务器端完成大部分的逻辑处理来完全实现数据的输入和显示。作为一个如今在应用中普遍使用的模式，b/s的模式与用户的地理位置并没有什么关系，不需要为客户开发一个特殊的软件，同时对于客户配置和开发成本的要求也会更低，并且更加易于升级和维护。基于当前的网络和硬件基础设施，如何通过建设新一代多层次、跨平台、跨编程语言的分布式水文预报系统来解决不同平台的预报系统和异构系统的相互交互操作的问题，已经吸引了全世界的广泛关注。

1. 系统设计

该系统在逻辑上分为三层，这三层分别为表示层，业务逻辑层和数据服务层。通过客户端的浏览器，表示层主要可以完成数据输入和结果显示，这是一个可以给用户提供交互操作的平台；而作为系统中的核心部分，业务逻辑层则是必须完成对于水文预报模型的计算，它的工作流程是首先接受用户的操作请求，然后调用适当的网络服务器程序，最后完成操作并将结果返回给用户；该系统的逻辑层由三部分组成：网络、服务器，水文预报模型计算及服务和ArcGIS Server 9.2地图服务器；数据服务层通常是指数据库服务器，数据服务层是由基础数据库、属性数据库和空间数据库组成，该服务层可以提供逻辑计算所需要的数据和一般的操作服务比如添加和删除数据等操作。图1为基于b/s的水文预报系统结构图。

图一

基于b/s的水文预报系统结构

1. 技术关键

A、ASP.NET

ASP.NET技术是建立在CLR技术以及其他.net技术的基础之上的一个新技术，它是耗费了微软三年的时间才完成的。作为.net开发平台的核心服务之一，它为开发者提供了基于web的全新的框架来开发有效可靠的应用及服务。

Asp.net技术不只是简单的asp的升级技术，ASP.NET可以在服务器端运行并且包括了许多新的功能。基于CLR技术的基础之上，ASP.NET可以使用CLR编译代码，管理执行结果，以及创建更快和更好的应用。此外，作为.net框架的一个组成部分，ASP.NET可以使用任何.NET框架编程语言和网络调试功能来创建web应用程序；.net框架类库可以给开发人员提供便利，开发人员利用.net框架类库可以轻松地将XML格式的数据转换为网络应用程序以及添加处理异常的代码；该技术可以创建用户界面元素,同时asp.net技术还可以提供其他编程功能。作为一个整体，应用程序可以提供对于出现异常的程序进行控制，确保类型安全，继承和动态编译等功能。

B .Web GIS

网络和地理信息系统的结合，产生了令人振奋的产品：网络地理信息系统，总的来说,这是一个新技术,该技术利用网络技术来完善和发展地理信息系统。本系统采用基于互联网/企业网的ArcGIS服务来作为地图服务器。ArcGIS Server是一个基于网络服务的平台,其目的是建立企业级地理信息系统应用。实现与管理地理信息系统的功能将集中在服务器端，在服务器端可以支持多用户负载均衡,并且该系统还可以提供先进的地理信息系统功能，在构建以上系统的过程中,采用的是工业标准。与此同时作为一个服务器对象管理器，ArcGIS Server可用于管理各种地理资源比如地图定位和运行不同的软件对象应用程序。ArcGIS 服务最大的贡献在于往网络环境中引进了先进的GIS功能，在引入了GIS功能之后在局域网中就可以进行高效访问以及广域网中可以轻松耦合集成帐户。ArcGIS 服务提供了一个框架,利用该框架,开发人员可以创建和配置地理信息系统应用和服务,使基于这一框架的地理信息建设服务变得非常简单。通过使用网络地理信息系统,本系统创建了多种功能像数据查询和维护，数据汇总，区域空间与属性信息管理以及预测公布。

C、数据库连接

ASP.NET通过一组目标模块即ADO（ActiveX数据对象）来访问数据库。为了使用ADO，首先必须先建立ODBC数据源。作为微软开发的数据库访问标准,ODBC（开放数据库连接）提供一批常用数据库软件驱动程序，包括Access，Oracle和SQL Server。因此，客户端的计算机上也可以随意访问上述数据库，而并不需要安装一系列相关的软件来达到这一目的。

D、事务处理

为了实现水文预报，该系统需要大量的数据来实现详细的预报。所以数据分布的汇总成为了实现水文预报的基础。远程操作的网络故障经常会造成数据丢失，为了避免远程操作的网络故障造成的数据丢失，该系统采用了业务处理技术，这意味着只有当一组存储信息完全提交后才能被确认，否则数据库将在提交前，回滚到之前的状态,这样就保障了数据库后续计算的完整性和准确性。

1. 系统基本功能

系统的六个模块的功能介绍如下

A、基于网络地理信息系统模块的远程信息查询、维护及显示

网络地理信息系统模块使用ArcGIS Server 9.2作为地图服务器，实现的基本操作包括放大，缩小，区域漫游和选择电子地图，实现对空间地图和外部属性数据的联合查询，显示区域水资源信息和视觉形式的地理空间如专题地图的综合信息。它为用户提供了远程的工作平台，该平台实现了可以收集任何地方的降雨，径流，社会经济信息等等，同时通过采用多计算机技术交易处理，确保了数据的有效性和完整性。

B、实时预报模块

该模块的主要功能如下，水文数据序列的选择和分析，模型结构的选择，模型参数的自动校准,洪水预测的实时修正，模型参数的修正以及初步估计中间变量。流域水文模型是水文预报系统的基本组成部分，包括新安江模型和实证相关模型。为了满足用户的需求，该模块建立了一个模型管理数据库，这样就可以随时增加或减少模型，并根据不同的流域选择不同的模型。这个实时洪水预报的结果会自动的存储在数据库，不需要人为的修改它。在预测期得到的结果很重要，因为专家会根据在预测期得到的预测结果来确定预测方案。

C、人工干预模块

有人工干预的洪水预报可以控制水库的入库洪水水量，它可以根据观测到的降雨和未来预测降水来估计水库的入库洪水。对未来的降雨的估计可以用模型、气象卫星云图或用户体验或人工虚拟降雨过程来预测。

D、模型参数修正模型

该模块可以根据系统运行过程中的累积的水文数据不断校正模型参数。系统软件应用运行时间越长，流域的实际情况就可以更加客观的得到反映，应用效果也应该更好。

E、远程交互协商决策模型

它支持可以对不同预测方案的远程协商决策进行分析的功能。专家可以提出他们的个人模式的结构和原计划的参数，然后专家们会一起讨论并且生成一个新的预测方案。该模块计划采用SQL Server 2005作为数据库，其中包含有两个数据表，这两个数据表分别为内容表和用户信息表。其中内容表用于保存协商决策时的基本信息，而用户信息表则是用来保存专家的基本信息。每一个表的具体信息详细的显示在下面的表一到表二中。

表一:内容表

表二:用户信息表

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