一种洪水风险动态分析与展示系统及方法
阅读：1051发布：2020-07-01
专利汇可以提供一种洪水风险动态分析与展示系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种洪 水 风 险动态分析与展示系统及方法，用于构建面向用户的洪水风险实时动态分析与展示，涉及计算机领域，本 发明 在构建面向洪水风险实时动态分析与展示时，创建基于该系统的洪水风险动态分析子系统和洪水风险实时展示子系统，首先建立数据模型，通过web service 中间件 实现不同层之间的数据交互，再通过基于FLEX的洪水风险实时展示单元用户动态展示。采用本发明提高现有洪水风险图模拟模型 软件 的计算效率，实现模型逐小时格网的空间表达的快速处理，并建立模型数据计算方案管理数据体系，实现用户实时在线动态分析洪水风险，并向用户实时展示。，下面是一种洪水风险动态分析与展示系统及方法专利的具体信息内容。
1.一种洪水风险动态分析与展示方法，该方法包括如下步骤：
(1)用户通过洪水风险动态分析子系统设置洪水风险模型参数；所述洪水风险动态分析子系统采用分布式架构，通过分布式方式对洪水风险模型的计算任务进行分解，并在整体上协作，根据用户在线设置的洪水风险动态分析子系统实现所述模型的实时在线分析和计算；
所述洪水风险动态分析子系统包括：
服务层单元：架构在硬件基础上，由数据库服务器、认证服务器组成的一组基础服务数据库；
平台层单元：平台层单元包含的对象包括洪水风险模拟模型计算处理平台和基于Oracle数据库的数据访问引擎；所述洪水风险模拟模型计算处理平台涵盖洪水风险模拟模型模块和逐小时数据地理处理模块，通过这两者模块的部署为业务逻辑层单元提供计算和数据访问的支持；
业务逻辑层单元：包括WebService中间层模块和洪水风险模拟与评估展示系统；所述洪水风险模拟与评估展示系统包括与用户进行交互的UI接口和基于FLEX的洪水风险实时展示单元；所述洪水风险实时展示单元用于为用户提供用户定制洪水方案的检索、实时计算结果的自动提交以及实现实时分析计算结果的动态展示；所述WebService中间层模块包括实时方案管理组件、基础数据管理组件、模型计算管理组件、模型参数管理组件、统计检索组件和专题制图管理组件六大组件，通过所述实时方案管理组件，实现基础数据管理、模型计算管理、模型参数管理、统计检索和专题制图管理的六大组件相互作用，实现所述洪水风险动态分析子系统和洪水风险实时展示子系统的消息传递、任务调度及数据交互；所述洪水风险实时展示子系统用于将洪水风险动态分析的一二维结果实时快速地以图表方式向用户展示，为用户提供在线信息浏览查询、资源共享服务；
客户层单元：为用户提供统一登录方式和验证方式的安全访问机制，实现系统的安全访问；
(2)通过B/S端调用WebService中间层模块，将所述洪水风险模型参数保存至Oracle数据库中；
(3)所述WebService中间层模块调用并启动逐小时数据地理处理模块；所述逐小时数据地理处理模块从所述Oracle数据库中读取所述洪水风险模型参数，对所述洪水风险模型参数进行逐小时处理，并将处理后的数据存入到Oracle数据库中；
(4)B/S端对所述Oracle数据库中的数据进行轮询，并将所述处理后的数据在所述洪水风险实时展示子系统进行动态展示；
所述洪水风险模型采用一二维耦合模式实现，其中，
(1.1)在配置上下游型耦合界面时，通过最大迭代计算次数、流量误差控制系数两个指标对耦合界面处的迭代计算进行控制，其中，所述流量误差控制系数设置有最大值和最小值；
(1.2)在配置侧向型耦合界面时，按照每相邻的两个断面之间进行配置；
(1.3)在配置堤防及其溃口时，若高程列数为1，溃口发展时间设置为0；若高程列数为N(N>2)，则溃口发展时间为N-2。
2.根据权利要求1所述的洪水风险动态分析与展示方法，其特征在于，所述WebService中间层模块用于实现系统前端和后台的数据交互，在调用该WebService中间层模块时，具体包括：
(2.1)B/S前端调用所述WebService中间层模块，所述WebService中间层模块的计算服务自动启动；
(2.2)启动后，根据当前的数据库服务器和认证服务器的负载情况，通知前端用户计算任务所处的状态，所述状态包括等待、运行和终止；
(2.3)根据用户输入的洪水风险模型参数执行对计算任务传输相应的命令操作；
(2.4)操作完成后，所述计算服务自动关闭，并释放资源。
3.根据权利要求1所述的洪水风险动态分析与展示方法，其特征在于，所述逐小时处理采用调和反距离权重插值法实现图像插值，其中，所述调和反距离权重插值算法公式为：
式中，Z是插值点估计值；Zi是第i个样本点观测值；di是插值点与第i个样本点之间的欧氏距离；n是用于估算插值点值的样点数；p是幂指数；i为插值搜索邻域内的样点距插值点远近的排序序号，排列顺序为由近至远；ki是序号i样点的方位调和权重系数，它表示序号i样点受其他样点遮蔽的综合效应；因序号为1的样点距插值点最近，任何样点都不会对其有遮蔽影响，故设定k1＝1；sinpθij是序号i样点受序号j样点遮蔽程度的计算式式中，1≤j≤i-1，θij是序号i、j两样点连线与其过插值点的中线的夹角，该夹角为锐角或直角；aij是序号i，j两样点与插值点的连线夹角，依据调和反距离权重的基本假设，当aij≥360°/n时，序号j样点对序号样点无遮蔽影响，故规定此时sinpθij值为1。
4.根据权利要求2所述的洪水风险动态分析与展示方法，其特征在于，所述动态展示包括：
(4.1)根据用户输入的洪水风险模型参数，对洪水风险模型输出的风险要素进行实时展示，包括指定断面的流量过程与水位、沿程水面线、基本风险专题图、淹没过程；
(4.2)用户根据计算结果能够实时进行检索和浏览，通过地图交互方式实现计算的淹没过程的回放；
(4.3)用户通过洪水风险实时展示子系统对定制的洪水方案进行查看、浏览和淹没过程的回放。
5.根据权利要求4所述的洪水风险动态分析与展示方法，其特征在于，所述动态展示还包括：
(4.4)实时输出洪水风险模型的一维信息和二维信息，其中，
所述一维信息包括：溃口流量过程、断面流量过程、单个断面水位、断面沿程水位；
所述二维信息包括：地图上点击断面，显示断面流量过程线、水位变化过程线；二维面上结果，根据时间轴选择展示不同时刻的淹没水深图、流速图。
一种洪水风险动态分析与展示系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种洪水风险动态分析与展示系统及方法，属于计算机技术领域。
背景技术
[0002] 编制洪水风险图是贯彻科学发展观，实践治水新思路，落实防汛工作从“控制洪水”向“洪水管理”转变，建立风险管理制度，开展洪水风险管理的重要基础支撑，是国家的前瞻性、战略性、基础性工作。积极推进全国洪水风险图的编制，对于防洪区土地合理开发利用，增强全民的水患意识，促进防洪决策科学化,因地制宜采取减灾对策，协调人水关系，保障社会安定和国民经济的持续稳定发展，具有重要的意义。
[0003] 为推进我国洪水风险图的编制工作，水利部2008年启动了“全国洪水风险图编制项目试点(一期)”工作、2011年启动了“全国洪水风险图编制项目试点(二期)”工作，两期试点项目就我国洪水风险图编制的技术标准、洪水风险分析软件系统、洪水风险图制作与管理平台等方面开展了大量的工作，对各类洪水风险图编制方法进行了探索，初步形成了洪水风险图编制的技术标准和组织管理体系。在此基础上，2013年启动了“全国重点地区洪水风险图编制项目”，在全国各省各流域范围开始了洪水风险图编制工作。尽管在前期试点项目中进行了大量的研究与探讨，有了坚实的工作基础，但是在全国大范围进行风险图编制中，仍然存在一些问题。
[0004] 针对洪水风险图编制与应用的基础仍不完善、实际应用不足、编制工作仍不够规范等问题，按照全面开展洪水风险图编制、推进洪水风险图应用的需要，进一步改进完善管理规章、标准体系、技术平台，加强洪水风险图数据管理与应用基础建设，提出一种洪水风险动态分析与展示系统及方法。
发明内容
[0005] 本发明旨在能够根据用户需求动态地编制洪水风险图并能实时进行影响分析与制图，快速将结果展示给用户。这种方法突破了常规方法编制的风险图的静态性，提高了洪水风险图编制效率，简化了常规编制过程，达到了将常规编制中必须用到的洪水风险分析软件、影响分析软件及制图软件集成的效果。整体上提高现有洪水风险图编制过程模拟模型软件的计算效率，开发高效的格网地理空间处理程序，通过和洪水模拟模型软件的并行，实现模型逐小时格网的空间表达的快速处理，并建立模型数据计算方案管理数据体系，实现参数管理、模型计算和实时计算结果管理。
[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下所述：一种洪水风险动态分析与展示系统及方法。
[0007] 在本发明第一实施方式中，所述的洪水风险动态分析与展示系统包括洪水风险动态分析子系统和洪水风险实时展示子系统。
[0008] 所述洪水风险动态分析子系统采用分布式架构，通过分布式方式对洪水风险模型的计算任务进行分解，并在整体上协作，根据用户在线设置的洪水方案条件驱动系统实现所述模型的实时在线分析和计算。
[0009] 所述洪水风险实时展示子系统用于将洪水风险动态分析的一二维结果实时快速地以图表方式向用户展示，为用户提供在线信息浏览查询、资源共享服务。
[0010] 在本发明的另一实施方式中，所述洪水风险动态分析子系统包括：
[0012] 平台层单元：主要针对洪水风险模拟模型计算处理平台和基于Oracle数据库的数据访问引擎，所述洪水风险模拟模型计算处理平台涵盖洪水风险模拟模型模块和逐小时数据地理处理模块，通过这两者模块的部署为业务逻辑层单元提供计算和数据访问的支持；
[0014] 客户层单元：主要提供用户通过统一登录方式和验证方式的安全访问机制实现系统的安全访问。
[0015] 优选的是，所述洪水风险模拟模型模块采用一二维耦合的模式实现洪水风险模拟的模拟，所述一二维耦合的模式是将河网模式与二维模式结合，以用来模拟整个的溃坝洪水风险发展过程。
[0016] 在上述任一方案中优选的是，所述业务逻辑层单元包括Web Service中间层模块，其中，所述Web Service中间层模块包括实时方案管理组件、基础数据管理、模型计算管理组件、模型参数管理组件、统计检索组件和专题制图管理组件六大组件，通过所述六大组件的相互作用实现所述洪水风险动态分析子系统和所述洪水风险实时展示子系统的消息传递、任务调度及数据交互。
[0017] 在上述任一方案中优选的是，所述洪水风险模拟与评估展示系统包括基于FLEX的洪水风险实时展示单元，所述实时展示单元用于为用户提供用户定制洪水方案的检索、实时计算结果的自动提交以及实现实时分析计算结果的动态展示。
[0018] 在上述任一方案中优选的是，所述洪水风险动态分析子系统采用数据的自动转储和恢复机制、多级安全控制机制、用户访问数据库授权机制、对记录(文献)存取密级控制来实现系统的安全访问。
[0019] 在本发明的另一实施方式中，一种洪水风险动态分析与展示方法，该方法包括如下步骤：
[0020] (1)用户通过洪水风险动态分析子系统设置溃口和洪水风险模型参数；
[0021] (2)通过B/S端调用Web Service中间件，将所述参数保存至数据库中；
[0023] (4)B/S端对所述数据库中的数据进行轮询，并将所述处理后的数据在所述洪水风险实时展示子系统进行动态展示。
[0024] 所述洪水风险模型采用一二维耦合模式实现，其中，
[0025] (1.1)在配置上下游型耦合界面时，通过最大迭代计算次数、流量误差控制系数两个指标对耦合界面处的迭代计算进行控制，其中，所述流量误差控制系数设置有最大值和最小值；
[0026] (1.2)在配置侧向型耦合界面时，按照每相邻的两个断面之间进行配置；
[0027] (1.3)在配置堤防及其溃口配置时，若高程列数为1，溃口发展时间设置为0；若高程列数为N(N>2)，则溃口发展时间个数为N-2。
[0028] 所述Web Service中间件用于实现系统前端和后台的数据交互，在调用该Web Service中间件时，具体包括：
[0029] (2.1)B/S前端调用所述Web Service中间件，所述Web Service中间件的计算服务自动启动；
[0030] (2.2)启动后，根据当前的服务器的负载情况，通知前端用户计算任务所处的状态，所述状态包括等待、运行和终止；
[0031] (2.3)根据用户输入的参数执行对计算任务传输相应的命令操作；
[0032] (2.4)操作完成后，所述计算服务自动关闭，并释放资源。
[0033] 所述逐小时处理采用调和反距离权重(AIDW)插值法实现图像插值。
[0034] 所述动态展示包括：
[0036] (4.2)用户根据计算结果能够实时进行检索和浏览，通过地图交互方式实现计算的淹没过程的回放；
[0037] (4.3)用户通过系通过对定制的洪水方案进行查看、浏览和淹没过程的回放。
[0038] 本发明的技术方案能够达到以下有益效果：在技术手段上主要通过分布式的洪水风险分析模型，及对洪水风险分析结果数据高效交换能力的开发，实现在线的实时洪水分析评价能力。洪水风险展示子系统是面向用户展示洪水风险实时分析及洪水影响分析结果的一个平台。用户通过访问该子系统可以实时在线查询、申请平台中各类洪水方案及其对应的影响分析与制图结果。附图说明
[0039] 图1是按照本发明的洪水风险动态分析与展示系统的一优选实施例的层次架构图；
[0041] 图3是按照本发明的洪水风险实时展示子系统的一优选实施例的框架图；
[0042] 图4(a)是按照本发明的洪水风险动态分析子系统的一优选实施例的整体分析图；
[0043] 图4(b)是按照本发明的洪水风险动态分析子系统的一优选实施例的参数设置图；
[0044] 图4(c)是按照本发明的洪水风险动态分析子系统的一优选实施例的实时效果图；
[0045] 图5是按照本发明的洪水风险实时展示子系统的一优选实施例的界面图；
具体实施方式
[0047] 参见附图1，在本发明的第一实施方式中，首先提供了一种洪水风险动态分析与展示系统。该系统包括洪水风险动态分析子系统和洪水风险实时展示子系统。
[0048] 其中，所述洪水风险动态分析子系统采用分布式架构，通过分布式方式对洪水风险模型的计算任务进行分解，并在整体上协作，根据用户在线设置的洪水方案条件驱动系统实现所述模型的实时在线分析和计算。
[0049] 所述洪水风险实时展示子系统用于将洪水风险动态分析的一二维结果实时快速地以图表方式向用户展示，为用户提供在线信息浏览查询、资源共享服务。
[0050] 参见附图2，洪水风险动态分析子系统由下到上依次分为服务层单元、平台层单元、业务逻辑层单元和客户层单元。
[0051] 服务层单元：架构在硬件基础上，由文件或者数据库服务器、认证服务器组成一组基础服务；
[0052] 平台层单元：主要针对洪水风险模拟模型计算处理平台和基于Oracle数据库的数据访问引擎，所述洪水风险模拟模型计算处理平台涵盖洪水风险模拟模型模块和逐小时数据地理处理模块，通过这两者模块的部署为业务逻辑层单元提供计算和数据访问的支持；
[0053] 业务逻辑层单元：通过实时方案管理组件，实现基础数据管理、模型计算管理、模型参数管理、统计检索和专题制图管理，所述业务逻辑层单元的洪水风险模拟与评估展示系统包括与用户进行交互的UI接口；
[0054] 客户层单元：主要提供用户通过统一登录方式和验证方式的安全访问机制实现系统的安全访问。
[0055] 在更为优选的实施方式中，洪水风险动态分析与展示系统首先进行模型的选取：在本申请的方案中，采用一二维耦合的模式实现洪水风险模拟的模拟。通过模拟再现洪水发生演化过程，提供洪水灾害分析所需的水动力学关键信息，如洪峰位置，最大淹没水深，流速，流量等数值信息。
[0056] 一二维耦合模式是将河网模式与二维模式结合，以用来模拟整个的溃坝洪水风险发展过程。一维河网模式提供河流水位及流速信息，当水位达到临界值，溃坝发生，洪水进入泄洪区，泄洪流量信息由河网模拟结果计算，计算模式分为两种：侧向型耦合，上下游型耦合。控制溃坝发生的水位参数，堤坝形状可由用户设定。一二维洪水风险分析模型主要包括一维河道河网水动力模型，和二维水动力模型模拟以及一二维联接。
[0057] 河网流动模拟选用一维圣维南方程组作为控制方程，其中包含两个方程，水流的连续性方程和动量平衡方程，表达式如下：
[0058]
[0059]
[0060] 上两式中，Q为流量，m3/s；Z为水位，m；q为单位水体长度内的旁侧入流量，m2/s；A为过水断面面积，m2；R为水力半径，m；n为糙率；a为动量校正系数，一般情况下可取为1.0；g为重力加速度，取9.8m/s2。
[0061] 上两式中，Q为流量，m3/s；Z为水位，m；q为单位水体长度内的旁侧入流量，m2/s；A为过水断面面积，m2；R为水力半径，m；n为糙率；a为动量校正系数，一般情况下可取为1.0；g为重力加速度，取9.8m/s2。
[0062] 方程(2.1)与(2.2)是两个一阶非线性方程组，无法考虑其解析解，只能采用数值方法求解。数值求解首先要将方程离散化，常用方法有显式格式和隐式格式离散。显式格式对时间推进步长限制较大，并且边界信息变化无法一步就对全部格点产生影响，因此不适合求解河网问题。隐格式离散给出相邻格点信息下一时间的关系式，边界信息的变化可以在一步内影响到全部格点，因此适合河流模拟问题。
[0063] 采用Preissmann隐格式对上两式进行离散，在求解域[xj,xj+1]×[tn,tn+1]空间中的某一点对函数进行泰勒展开，取一阶截断，如此可得到该点的函数值和偏导数值与周围四点函数值的关系。简单来说，确定小的求解域中某一点的偏导数值，采用的是加权平均的方法，权重的大小可以自由设定。这里，空间方向的权重取为1/2，为确保计算稳定性时间方向取值1/2<θ<1。
[0064] 二维水动力模型依然是研究界的热点问题，其中主要的问题是怎样构造合适的重构方法，使得能够自洽地处理干湿边界问题。本模型采用一种简单的非负水深重构方法，使得重构后的水深流量在干湿边界处具有稳定性而且保证质量守恒。对于源项，将斜率化为边界的通量项，使得处理起来更加简单方便。采用Roe方法构造边界处的通量，这样可以有效捕捉间断。时间推进可选一阶精度和二阶精度。采用算子分裂方法处理阻力项。初步结果显示，模型有很好的静水模拟性能。
[0065] 二维浅水方程的守恒形式如下，
[0066]
[0067] 上式中t为时间，x,y为空间坐标；q是守恒变量，f和g代表守恒量在x,y方向上的通量，S是源项，没有考虑地球自转引起的科里奥利力项，湍流引起的粘性项和风引起的剪切应力项。源项包括地形不平引起的地坡源项和摩阻项。这些向量具体形式为，[0068]
[0069]
[0070] 式中h为水深，u为x方向的平均速度，v为y方向的平均速度，zb是地面高程；qx与qy2
是x方向和y方向的通量梯度，qx等于uh，qy等于vh，g表示重力加速度，9.8m/s ；Cf是表面糙率系数，由曼宁系数n和水深h控制，Cf＝gn2/h1/3。
是x方向和y方向的通量梯度，qx等于uh，qy等于vh，g表示重力加速度，9.8m/s ；Cf是表面糙率系数，由曼宁系数n和水深h控制，Cf＝gn2/h1/3。
[0071] 二维水动力学模拟常用有限体积方法，因此要将上式进行体积分
[0072]
[0073] 应用高斯定理，上式可写为
[0074]
[0075] 上式中Ω和Γ分别代表控制体单元和单元边界，在二维情况下，控制体单元为多边形，一般取三角形或者四边形进行计算，这里我们取为三角形。每一个单元用i标志，n是从单元边界的外法向，其分量为(nx,ny)，边界处的通量流可以写为
[0076]
[0077] 河道模拟与二维洪水模拟分别可以进行之后，关键就是如何将两个模型连接起来，也就是数据的交换。河道堤防与泄洪区边界相接，溃口一旦发生，河道将为泄洪区边界提供水流值，准确描述溃口内外水流信息交互是模型连接的关键。
[0078] 具体通量交换公式如下：
[0079]
[0080] 其中，h1＝max(Zu,Zd)-Zb；h2＝min(Zu,Zd)-Zb，q为流量。
[0081] 一二维耦合洪水风险模拟模型软件主要是基于文件基础实现。采用Fortran开发。采用Fortran开发是对于科学计算的一二维耦合模型开发起来更加方便快捷。
[0082] 一二维联解计算模式包括上下游型界面配置、侧向型耦合界面配置、堤防及其溃口配置，并输出结果配置文件，最后做出输出结果说明，其中，通过linker1文件配置上下游型耦合界面，通过linker2文件配置侧向型耦合界面，通过dyke文件配置堤防及其溃口信息，通过linker.out.setting文件进行耦合界面的计算结果输出配置。
[0083] 一～二维联解计算结果包括一维模型计算结果、二维模型计算结果，以及耦合界面计算结果。其中，一维模型计算结果保存在OUT1D文件夹；二维模型计算结果保存在OUT2D文件夹；耦合界面计算结果保存在OUT12D文件夹。
[0084] 耦合界面计算结果包括idname.linker1.txt，idname.linker2.txt，Warning12D.txt。其中，Warning12D.txt记录了上下游型耦合界面迭代计算时，未满足流量收敛条件的相关实时计算信息；idname.linker1.txt记录了第id个上下游型耦合界面(名称为name)的水位、流量过程，流量大于0表示由二维流向一维，流量小于0表示由一维流向二维；idname.linker2.txt记录了第id个侧向耦合界面组合(名称为name)的上游断面水位、下游断面水位、上游断面流量、下游断面流量、分洪流量过程，分洪流量大于0表示由一维流向二维，分洪流量小于0表示由二维流向一维。
[0085] 优选的，选用的常用的一二维耦合水动力模型来进行洪水发生发展的过程模拟，选用的模型方法也是洪水风险模拟和分析的通用模型，具有良好的实用性。对于软件效率的衡量主要采用处理格网的能力以及对于基于1小时洪水间隔的数据处理效率两个指标来进行模型的开发、改进和完善。
[0086] 充分利用洪水风险模拟模型软件基于1小时洪水间隔数据输出计算的间隔，对数据根据前端实时展现要求进行清洗，处理和压缩，将大数据量和前端处理能力通过该软件进行平衡，从而起到复杂大量计算在后台完成，并对数据通过清洗、压缩处理进行前后端数据交流。
[0087] 逐小时数据地理处理软件主要是对当前模型计算数据的地理处理过程。在逐小时数据地理处理过程中主要涉及到数据访问(DataAccess)、任务管理(TaskManager)、一二维耦合洪水风险模拟模型(HydroMPM)和GeoProcessor。在地理处理过程主要是将前端的模拟洪水发展的图像放到后台生成。由于格网和节点在信息表达上是不连续的所以在地理处理中主要的环节就是如何进行图像插值。图像插值主要包含两个方面，分别为：边界求算以及对边界内格网和节点的特征图进行插值。在插值算法上我们主要选取实现了调和反距离权重插值法。后续采用新的方法将视插值方法在实时洪水风险评价中的表现而定。
[0088] 调和反距离权重算法，具体公式如下所示：
[0089]
[0090]
[0091] 式中，Z，Zi，di，n，p的定义与IDW相同；i为插值搜索邻域内的样点距插值点远近的排序序号(排列顺序为由近至远)；ki是序号i样点的方位调和权重系数，它表示序号i样点受其他样点遮蔽的综合效应。因序号为1的样点距插值点最近，任何样点都不会对其有遮蔽影响，故设定k1＝1。sinpθij是序号i样点受序号j样点遮蔽程度的计算式[0092]
[0093] 式中，1≤j≤i-1，θij是序号i、j两样点连线与其中线(过插值点)的夹角(锐角或直角)；aij是序号i，j两样点与插值点的连线夹角。依据AIDW的基本假设，当aij≥360°/n时，序号j样点对序号样点无遮蔽影响，故规定此时sinpθij值为1。
[0094] 基于Web Service的业务服务层主要包括实时方案管理组件、基础数据管理、模型计算管理组件、模型参数管理组件、统计检索组件和专题制图管理组件六大组件构成。通过所述六大组件的相互作用实现所述洪水风险动态分析子系统和所述洪水风险实时展示子系统的消息传递、任务调度及数据交互
[0096] 溃口管理主要实现对溃口位置信息的管理。主要包括：
[0097] (1)根据溃口位置和溃口长度信息自动获取沿河道的溃口节点坐标信息，并形成模型可以识别的溃口节点表；
[0098] (2)根据溃口位置和溃口长度自动识别上下游断面；
[0099] (3)根据溃口发展过程(t1，t2，t3，t4…)和溃口节点生成溃口的不同形态，支持矩形、梯形、三角形溃口等不同溃口形状的形成和发展。
[0100] 监测点管理主要包括一维和二维格网监测点的设置。监测点设置通过方案管理将监测点坐标传递到洪水风险图从而由模型进行输出。监测点可以设置多个。具体过程是：
[0101] (1)方案管理通过洪水风险图将监测点信息存放到监测点(MonitorPoint)数据库中。
[0102] (2)方案启动模型调度程序，模型对通过方案ID读监测点信息，然后又模型逐小时生成。
[0103] 监测断面的管理类似监测点管理。监测断面有方案管理器将其编号存入MonitorSection中。具体方法和监测点管理一致。
[0104] 格网管理主要是对溃坝区域、泄洪区进行格网化数据进行处理。主要包括：
[0105] (1)格网数据矢量化。格网数据是模型分析的基础数据。格网数据在经过专门格网处理工具进行格网化后，需要对格网数据进行矢量化处理，同时处理成模型可以识别的文本化格网文件，以让模型进行模拟计算。
[0106] (2)格网数据的分类管理。格网的疏密直接关系到模拟的效率，本项目对不同分辨率的格网实现数据管理，以根据用户的选择来对实现对不同格网的保存和引用。
[0107] (3)线状格网和多边形格网的数据管理和相互转换。线状格网和多边形格网都是当前系统的基础背景数据，都将参与到系统数据计算和信息提取方面。
[0108] 格网边界数据是通过扫描格网数据边界条件提取的。是对格网化泄洪区域进行圈定的最精确边界。格网边界数据是多边形数据，可以由多个多边形数据组成。
[0109] 其中，河岸线是项目的基础背景数据，作为初始化数据进行直接入库。河道断面是项目的关键数据。为方便系统实时洪水模拟。节点数据除包括格网节点数据集，还包括沿河岸的节点数据集。这两数据集都作为基础背景使用，参与到实时洪水模拟计算中。
[0110] 进一步的，所述洪水风险动态分析与展示系统包括基于FLEX的洪水风险实时展示单元，所述实时展示单元用于为用户提供用户定制洪水方案的检索、实时计算结果的自动提交以及实现实时分析计算结果的动态展示。
[0111] 更进一步的，洪水风险动态分析子系统采用数据的自动转储和恢复机制、多级安全控制机制、用户访问数据库授权机制、对记录(文献)存取密级控制来实现系统的安全访问。
[0112] 洪水风险动态分析与实时展示系统建设的一项重要任务就是以实时洪水风险方案为依托，结合洪水风险图编制规范，对所涉及到的各类数据资源进行整合，以形成一个统一的、完备的、规范的洪水风险图数据库。这个数据库包括格网、栅格底图等各类空间信息和非空间信息，以及相应的元数据描述信息，具备为洪水风险图查询分析系统提供规范合理数据。
[0113] 参见图3，本发明提供的一种洪水风险动态分析与展示系统的洪水风险实时展示子系统的框架图，
[0114] 洪水风险实时展示子系统包括业务知识模块、信息公告模块、地图服务模块、应用案例模块、风险图成果模块、资料下载模块、技术服务模块、用户管理模块，本系统是全国洪水风险图管理平台的延伸，目的是将平台上所有的服务资源提供给各个流域委洪水风险图的用户，供所有用户对服务资源进行检索、申请、注册，以及资源交换。
[0115] 系统访问用户分为非注册用户、注册用户和管理员用户。用户管理主要针对系统内的地图服务和部分下载资源为内部数据，不宜全开放，需要具有相应权限的用户才能够查看和下载。注册用户通过登录入口输入用户名密码，进行权限认证后就可以查看在线的服务资源和下载需要的技术资料。系统管理员用户负责网站的洪水风险图管理和用户审核。非注册用户可以访问除地图服务外的其他功能和下载公开资料。
[0116] 登录系统的用户账号注册。输入注册真实姓名、用户名、密码、邮箱、电话以及在线地图服务资源的用户名和密码等账户登录信息和用户身份资料。新注册账户需洪水风险图管理员审核通过后才能使用。审核结果会通过邮件发送至注册时填写的邮箱。要求注册的用户遵守资源服务系统的“服务条款”和“用户须知”。其中，该系统各个模块具有如下功能[0117] 所述用户管理模块用于为用户提供登录平台，根据用户的类型对平台拥有相应的使用和管理权限，用户可以对用户信息进行编辑、修改、密码的重置，所述用户分为非注册用户、注册用户和管理员用户，所述用户只有在取得权限认证后才能查看在线的服务资源和下载资料等信息。
[0118] 所述业务知识模块用于为用户提供相关的基础知识、法律法规信息的浏览、下载操作，管理员可以对信息公告进行管理、发布、编辑和删除；
[0119] 所述信息公告模块用于为用户提供公告发布的要闻、公告、动态信息的浏览、下载操作，为用户提供水利行业相关的新闻信息列表，展示所有水利重要新闻，并支持模糊搜索标题；
[0120] 所述地图服务模块用于为用户提供服务使用、服务预览、服务注册、服务申请、服务检索，采用arcgis地图展示各风险点分布情况，其中所述风险的相关信息包括：风险点名称、所属流域、所属省份、方案个数。
[0121] 所述应用案例模块用于为用户提供应用案例进行检索，查看等操作；
[0122] 所述风险图成果模块用于为用户提供流域、风险点、方案，其中，所述流域分为长江流域、太湖流域、黄河流域、珠江流域、海河流域、松辽流域和淮河流域，所述方案分为：土地利用规划、防洪减灾、洪水保险；所述洪水分为：江河湖泊洪水、蓄滞洪区洪水、水库洪水、城市洪水；所述风险图分为：洪水淹没范围图、洪水淹没水深图、洪水淹没历时图和洪水流速图。
[0123] 所述资料下载模块用于为用户提供软件资源、技术规范资源的下载；
[0124] 所述技术服务模块为用户提供相关知识、培训材料、资料汇总、专家库、服务指南。
[0125] 在本发明的另一实施方式中，本发明提供一种洪水风险动态分析与展示的方法流程图，其中，包括如下步骤：
[0126] (1)用户通过洪水风险动态分析子系统设置溃口和洪水风险模型参数；
[0127] (2)通过B/S端调用Web Service中间件，将所述参数保存至数据库中；
[0128] (3)所述Web Service中间件调用并启动格网数据地理处理模块；所述格网数据处理模块从所述数据库中读取所述参数，对所述参数进行逐小时处理，并将处理后的数据存入到数据库中；
[0129] (4)B/S端对所述数据库中的数据进行轮询，并将所述处理后的数据在所述洪水风险实时展示子系统进行动态展示。
[0130] 进一步的，所述洪水风险模型采用一二维耦合模式实现，其中，
[0131] (1.1)在配置上下游型耦合界面时，通过最大迭代计算次数、流量误差控制系数两个指标对耦合界面处的迭代计算进行控制，其中，所述流量误差控制系数设置有最大值和最小值；
[0132] (1.2)在配置侧向型耦合界面时，按照每相邻的两个断面之间进行配置；
[0133] (1.3)在配置堤防及其溃口配置时，若高程列数为1，溃口发展时间设置为0；若高程列数为N(N>2)，则溃口发展时间个数为N-2。
[0134] 更进一步的，所述Web Service中间件用于实现系统前端和后台的数据交互，在调用该Web Service中间件时，具体包括：
[0135] (2.1)B/S前端调用所述Web Service中间件，所述Web Service中间件的计算服务自动启动；
[0136] (2.2)启动后，根据当前的服务器的负载情况，通知前端用户计算任务所处的状态，所述状态包括等待、运行和终止；
[0137] (2.3)根据用户输入的参数执行对计算任务传输相应的命令操作；
[0138] (2.4)操作完成后，所述计算服务自动关闭，并释放资源。
[0139] 优选的，所述动态展示包括：
[0140] (4.1)根据用户输入的模型参数，对模型输出的风险要素进行实时展示，包括指定断面的流量过程与水位、沿程水面线、基本风险专题图、淹没过程；
[0141] (4.2)用户根据计算结果能够实时进行检索和浏览，通过地图交互方式实现计算的淹没过程的回放；
[0142] (4.3)用户通过系通过对定制的洪水方案进行查看、浏览和淹没过程的回放。
[0143] (4.4)实时输出洪水风险模型的一维信息和二维信息，其中，
[0144] 所述一维信息包括：溃口流量过程、断面流量过程、单个断面水位、断面沿程水位。
[0145] 所述二维信息包括：地图上点击断面，显示断面流量过程线、水位变化过程线；二维面上结果，根据时间轴选择展示不同时刻的淹没水深图、流速图。
[0146] 本发明的技术方案能够达到以下有益效果：在技术手段上主要通过分布式的洪水风险分析模型，及对洪水风险分析结果数据高效交换能力的开发，实现在线的实时洪水分析评价能力。洪水风险展示子系统是面向用户展示洪水风险实时分析及洪水影响分析结果的一个平台。用户通过访问该子系统可以实时在线查询、申请平台中各类洪水方案及其对应的影响分析与制图结果。
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