WaSSI-C模型GIS可視化模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證

邱 琴，孫 偉,, 李建貴,古麗米拉·克孜爾別克, 曹姍姍

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，烏魯木齊 830052； 2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)信息研究所，北京 100081；3.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 林業(yè)研究所，烏魯木齊 830052)

1 研究背景

生態(tài)水文模型是研究水碳循環(huán)過(guò)程及其相互影響的一種有效途徑[1-2]，涌現(xiàn)了諸如SWAT[3-4]、VIC[5-6]、SHE[7]、SWIM[8]、EcoHAT[9]和新安江[10]等多種模型。目前，采用多模型集成法構(gòu)建水碳耦合模型已成為主流趨勢(shì)，主要有適合較大尺度生態(tài)服務(wù)功能評(píng)估的InVEST模型[11-13]、模擬水在土壤-植被-大氣連續(xù)統(tǒng)一體中流動(dòng)的Terrain Lab模型[14]和月尺度區(qū)域水碳動(dòng)態(tài)循環(huán)過(guò)程模擬的WaSSI-C模型[15-19]等，均具有計(jì)算效率高、模擬動(dòng)態(tài)化和綜合性強(qiáng)等特點(diǎn)。但是，由于多模型集成法的算法復(fù)雜度高、時(shí)空數(shù)據(jù)量大、計(jì)算能力要求高[20]，而且多是基于傳統(tǒng)的命令行模式和文本數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)模型運(yùn)算，影響了模型的區(qū)域化應(yīng)用、迭代優(yōu)化升級(jí)和適應(yīng)性改進(jìn)。

近年來(lái)，應(yīng)用模塊化和可視化方法提升生態(tài)水文模型應(yīng)用能力已成為現(xiàn)代水文模擬技術(shù)的研究熱點(diǎn)。在國(guó)際上，主要有基于軟件模塊化思想和組件化方法開(kāi)發(fā)的MMS[21]、OMS[22]、WARSMP等系統(tǒng)，以及結(jié)合GIS可視化方法實(shí)現(xiàn)的MODFLOW[23-24]、ArcSWAT[25]、AVTOP[26]等模型工具，提升了生態(tài)水文過(guò)程模擬和分析功能的復(fù)用性和便捷性；在國(guó)內(nèi)，主要是采用面向?qū)ο筌浖椒ńY(jié)合GIS平臺(tái)接口實(shí)現(xiàn)的HIMS[27-28]、WIM[29]、BTOPMC/SCAU[30]等系統(tǒng)，以及融合遙感平臺(tái)接口的EcoHAT[9]系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了流域水系統(tǒng)綜合管理與時(shí)空模擬。上述研究均是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)、地理信息系統(tǒng)(GIS)和遙感等信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)生態(tài)水文模型的可視化應(yīng)用，有效克服了部分生態(tài)學(xué)模型機(jī)理不易掌握、計(jì)算過(guò)程復(fù)雜、人機(jī)交互困難等問(wèn)題，提升了模型易用性和可推廣性。……