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水利信息化系统建设是一个复杂巨工程,随着水利业务应用逐步从以统计分析为主的简单功能向综合分析与决策支持层次发展,人们对信息服务、综合服务、可视化服务和计算服务的需求日益强烈,迫切的需要构建一个能够为业务系统搭建提供高效服务的基础环境。本文采用综合集成思想,融合网格计算、组件技术、工作流、可视化服务和知识图思想,构建水利信息可视化服务支撑系统,内置水利数据资源中心、水利作业执行平台、可视化服务平台、综合集成决策支持平台,集成共享力、整合力、计算力、服务力和展现力,通过可视化业务组件、流程、模型、空间信息处理和计算力资源调度,转变传统的业务系统的开发模式为基于支撑系统的开发,为业务形成一个标准化、可共享、可重用的应用系统环境,从而在水利信息化综合体系中起到“承上启下”关联作用,支持水利业务系统的快速、灵活搭建,进一步提升水利信息化水平。论文取得的主要创新性成果如下: (1)在数据集中和数据映射的基础上,采用综合集成方法体系与构建思路,设计并开发一套水利信息集成方案,建立基于水利数据、信息集成和组件化、可视化服务的水利应用服务框架,通过数据组件化封装和服务组合,将水利数据转化为可用度更高的水利信息,并基于SOA实现水利应用组件的发布与共享,面向水利数据资源中心的建设,提供快速组件化的水利信息形成方法和服务模式,提高了水利应用服务灵活性、主动性、时效性。 (2)在探讨现有网格调度算法的基础上,通过搭建水利网格平台,有效聚合网络资源,采用原子化的思想将水利作业加以拆分,细化计算任务粒度,给出一个具有较强稳定性、适应性、灵活性的二分图作业调度算法。经过计算任务原子化拆分和作业优化调度,高质量、低成本地协同完成水利业务计算服务,进一步增强了复杂作业的并行化程度,提高了水利作业执行的效率,并能够更好的与领域内的应用服务需求相结合。 (3)在分析水利行业对空间信息分析处理需求的基础上,采用影像金字塔技术给出瓦片金字塔服务方法、投影变换算法、瓦片影像缩小算法,依靠网格计算技术实现了MODIS数据的按需计算服务、大批量空间信息发布及统计计算服务、遥感影像数据瓦片计算服务,开展了空间信息资源库的构建和有效共享,以高性能计算技术为基础为面向水利业务的空间信息建设服务提供了保障。 (4)提出一个具有海量数据,多分辨率、多维显示的水利数字地球服务框架,形成融合GIS、RS和GPS等信息的水利业务应用展现环境,建立视域模型和基础互操作方法,给出了水利数字地球上的水利工程3D建模和计算流体力学仿真方案,通过网络地图、水利工程监视、地形剖面三种水利数字地球服务模式,为基于数字地球的水利业务服务的开展建立了一个更加形象逼真的可视化表现环境。 (5)通过对业务流程中活动的组件化封装,结合服务组合思想和工作流方式,以数据流作为衔接各个业务组件的重要环节,形成业务系统的灵活、快速、可视化的搭建方案,建立以知识图为基础的业务系统服务模式,从而通过组件库、知识图库、主题库实现业务系统的灵活构建和领域知识的积累,不断扩充壮大支撑系统对业务系统构建的支持能力,提升水利业务系统的建设效率。