1、1. 静态模型与动态模型的区别数字流域模型用于模拟与时空要素相关的流域水文气象，如地下水流、砂砾石含水层、降雨、蒸发、壤中流、河道流、坡面流等。（1）静态模型在对流域进行静态建模时，通常按地面分水线与地下分水线是否重合将流域分为闭合流域和非闭合流域。在静态模型中，流域按照河流盆地、流域、子流域、集水区进行分级，其空间构成要素有流域地形 DEM、流域范围、集水区单元、坡面、河道、土地利用与覆盖。其中、水系和流域面是静态模型的重要组成部分。水系由出口、源、节点、链构成，通过采用霍顿分级法、斯特拉勒分级法对河段进行分级和编码，进而建立节点与河段的拓扑关系和基数；流域的地貌特征包括流域面积、流域长度和
2、宽度、流域形状、河网密度和河道维持常数、河流频度和链频度、面积河长曲线、高程曲线、流域坡度。（2）动态模型流域动态模型通常分为环境过程模型和水资源调度模型。常见的环境过程模型有气候与降水模型、水力模型、水文模型、水质模型、侵蚀与沉积模型、陆面过程模型、生态系统模型；水资源调度模型有水资源管理模型、洪水调度模型、发电调度模型、灌溉调度模型、生态调度模型。气候模型采用大气环流模式 GCM，对三维气候模型 GCM 来说，其气候物理系统应遵循动量守恒、质量守恒、能量守恒、湿度守恒、状态方程；降水预报模型采用 MM5 模式和 WRF，通过反距离权重插值方法、站点平均估计、泰森多边形最近邻域插值、空间统计
3、插值，模拟站点降水到面降水的过程；水文模型通常包括系统模型、分布式物理模型、概念集总式水文模型、随机模型、地表水文模型、地下水模型；水力模型通过应用一维水力方程、 二维圣维南方程并基于GIS 进行洪水制图；侵蚀与沉积模型用于模拟雨滴侵蚀、片流侵蚀、细沟侵蚀、冲沟侵蚀 、河道侵蚀；水环境模型包括流域概化模型、水质模型、非点源污染模型；陆面过程模型能够模拟影响气候变化的发生在陆地表面的土壤中控制陆地与大气之间动量、热量及水分交换过程。（3）静态模型与动态模型的区别静态模型可以对流域形态进行逼真地模拟，系统消耗少，只能模拟流域静态状况，无流态水位等动态效果。适合于只表现流域形态的情况，需要提供地形高
4、程数据，高精影像数据或河道矢量数据，对计算机硬件要求低。动态模型具有动态水位表现与水流流动动态可视效果，可较好模拟局部水面波动，与水流数值模拟相结合可表现水流的多种物理状态，但建模工作量大，模拟范围和精度有限，需数学模型计算，则计算量很大。适合随机的水位波动模拟或有数值模拟计算的科学可视化模拟；适用于局部模拟，需要提供精度较高的河道地形数据，河道沿程水位数据，网格坐标，对计算机硬件要求高。参考文献1环境研究. 湖及其流域水中铯迁移动态模型J.国外环境科学技术,1992(4).2徐慧, 欣金彪,徐时进.淮河流域大型水库联合优化调度的动态规划模型解J.水文,2000(20)1.3周惠成, 陈守煌.
5、流域汇流的模糊系数非线性微分动态模型J.水利学报,1995(5).4张尚弘, 赵刚.数字流域仿真系统中水流模拟技术J.系统仿真学报,2008(20)10.5吴菲, 张杰华,董长虹.万家沟小流域综合治理生态经济优化模型J.水土保持应用技术,2010(5).6李抗彬. 新疆下坂地水库冰雪融水径流预报模型研究D.西安理工大学,2007.2. 简述数字流域中场模型和对象模型的集成空间数据模型是关于现实世界中空间实体及其相互间联系的概念，为描述空间数据的组织和设计空间数据库模式提供基本方法。空间数据模型有场（Field）模型、对象（Object）模型、网络（Network）模型、时空数据模型、三维空间数
6、据模型（三维矢量模型和体模型） 、分布式空间数据模型。（1）场模型场模型即空间连续变量数据模型，可以表示连续的、可微的空间变量，可以在一定空间分辨率下测量或取样，通过栅格数据、等值线表达降水、土壤湿度、温度、气压、风场、电磁场、流速场、化学污染分布、地表化学元素分布等物理环境参数，其数据结构有栅格数据结构和 TIN 数据结构。（2）对象模型对象模型即空间离散实体数据模型，在空间上呈离散分布，具有名称或标识、通过矢量数据结构表达大坝、水闸、水库、河流、湖泊等人工建筑物和自然对象，其空间基本数据类型有点、线、面、体。（3）场模型和对象模型的集成场模型和对象模型都是对现实世界的客观表达，对象模型用于
7、标识地物的具体位置和几何形状，而场模型则用于反映研究对象物理属性。场模型基于栅格数据结构，对象模型基于矢量数据模型。栅格数据结构需要大量的计算机内存来存储和处理，才能达到或接近与矢量数据结构相同的空间分辨率，而矢量结构在某些特定形式的处理中，很多技术问题又很难解决。栅格数据结构对于空间分析很容易，但输出的地图精确度稍差；相反矢量数据结构数据量小，且能够输出精美的地图，但空间分析相当困难等等。通过将基于矢量数据的场模型表示实体空间关系的方式与基于栅格数据的对象模型对空间的划分方式结合起来，并尽可能提高精度，使得所建立的数据模型将同时具有矢量和栅格数据的优点。1）网络模型网络模型用于表达河流的起源
8、、流通、汇集特征和路径，包括节点、边对象，具有对象数据模型和场模型的特点，主要应用于河流洪水演进、水资源调度。在网络建模时，通常采用Konigsberg Park 中的图形理论模型，概括提取空间上的节点、边，建立连接关系。网状模型将数据组织成有向图结构。结构中结点代表数据记录，连线描述不同结点数据间的关系。有向图（Digraph）的形式化定义为：Digraph=(Vertex,Relation)，其中 Vertex 为图中数据元素（顶点）的有限非空集合；Relation 是两个顶点（Vertex）之间的关系的集合。2）栅格矢量一体化模型在数字流域建模时，场模型和对象模型集成的典型范例是栅格矢量
9、一体化模型。该模型将整个三维空间划分为规则的、大小相等的、互不重叠的 2n x 2n x 2n基本小立方体，将三维目标定义为点、线、面、体 4 种类型，每种类型的目标均由小立方体填充。地物的表示采用面向目标的方法，每个地物只记录组成它的体元的集合，其中，点目标用所对应的栅格体元(小立方体)的位置编码表示，线目标由弧段的三维路径所经过体元以串行方式描述，而面以所通过的三维体元表达，体则以其所包含的三维体元表示。同时，点、线、面、体以一种层次结构和空间关系相互联系，即体由面组成，面由线构成，线由点表达。对于线与线、面与丽、体与体之阔的公共点、线和面，可同时在两个目标中记录。在空间处理方面，与位置相
10、关的叠置、布尔运算、求交、连通性分析、缓冲区分析等采用栅格方法，而地物之间的空间位置关系的计算和查询等则采用矢量的方法，并基于它们的子空间构成和空间关系进行。参考文献1杨晨毅. 对象关系数据库在清江流域水情分析与仿真系统中的应用 D.华中科技大学,2003.2毛先成, 周尚国.基于场模型的成矿信息提取方法研究以桂西-滇东南锰矿为例J.地质与勘探,2009(45)6.3邬伦, 马修军,田原.基于场模型的空间动态数据建模及空间动态模型语言设计J.地理学与国土研究,2000(16)4.4郭万钦, 杨太保.基于矢量栅格一体化数据模型与面向对象技术的城市地价动态监测系统J.兰州大学学报(自然科学版),2
11、004(40)8.5边馥苓, 傅仲良,胡自锋.面向目标的栅格矢量一体化三维数据模型J.武汉测绘科技大学学报，2008（25）4.6陈少强, 李琦.矢量与栅格结合的三维地质模型编辑方法J.计算机辅助设计与图形学学报,2005(17)7.7景奉广, 梁明遥感分类图在高精度栅格矢量转换中的应用 J.西安科技大学学报,2008(28)1.8满占东. 栅格、矢量结构在空间数据融合中的应用初探 J.内蒙古科技与经济,2009-04.3. 数字流域模型参数数据获取的主要方法和特征在数字流域模型建立过程中，需要获取的参数和数据包括地球观测传感网，降水数据，土壤水分数据，土地利用覆盖遥感和蒸散发遥感数据。（1）
12、地球观测传感网传感网是指把所有传感器它的一些信息都注册在外围网上，包括卫星的、航空的、移动测量车、移动终端等。在网上进行注册的时候，它会根据需求进行工作，在有各种地面的观测平台，如果发现水体污染的事件，会启动所需传感器，这个传感器可能调卫星或者调航空的，调来以后跟地面观测点进行协同观测，观测到以后得到连续的数据，然后来进行树立，得到这些数据以后快速处理。地球观测传感网是地理国情监测，智慧城市、智慧流域、智慧中国、智慧地球的一个基础性技术。以地理国情监测为例，通过水色遥感、水环境时空动态，流域数值模拟，我们可以获得流域产沙以及水环境地面遥感，植被覆盖情况、降雨量情况，各个区域的污染情况等。传感网
13、面临的问题很多，关键技术是构建观测的互联网、服务的互联网和模型的互联。（2）降水数据获取获取真实准确的降水数据有助于强化防洪、抗旱、水资源管理能力。降水数据的获取方法有直接降水量观测、间接降水量观测。1）直接降水量观测降水量观测仪器有传感、测量控制、显示与记录、数据传输和数据处理等部分组成。降水量观测仪器按传感器原理分类，常用的分为直接计量（雨量器） 、液柱测量、翻斗测量等。但是受监测站条件限制，不能满足分布式模拟计算的需要。2）间接降水量观测间接降水量观测方法有地面雷达、卫星遥感。地面雷达天气雷达天线发射脉冲式电磁波，当电磁波遇到降水或某些云目标，一部分电磁波会被散射。雷达接收从云雨散射回来
14、的回波信号，通过对回波信号强度的分析处理，可确定降水或云的存在及其特性。根据电磁波传播的速度和发射与接收脉冲信号的时间差可计算出目标物到雷达的距离；根据雷达扫描转动的方位角和仰角以及目标物至雷达的距离，可确定目标物的空间位置，通过对返回信号强度的测量，由雷达气象方程可计算出目标物对电磁波的散射能力。由于雷达测量降水可以得到具有一定精度的、大范围高时空分辨率的实时降水信息，因此应用雷达进行降雨监视和面雨量计算，可以提高洪水预报的精度和时效性。但要由于技术本身的复杂性，目前的雷达测雨存在一定的误差，特别是大范围降水测量的准确性尚不能完全满足气象业务应用的要求。卫星遥感卫星遥感获取降水数据的两种方法
15、是 TRMM（热带降水测量卫星）和 GPM（全球降雨观测卫星） 。通过气象卫星的可见光和红外云图，可应用于降水监测，具有空间范围大、资料一致性好等独到优点，不仅成为陆地上降水测量的重要信息源之一，而且成为热带和海洋上降水测量的主要信息源。但是，可见光和红外渡对云和降水的穿透性较差，星载探测器所获得的可见光和红外云图信息主要来自降水云顶部，降低了遥感信息与地面观测资料的可比性。TRMM（Tropical Rainfall Measurement Mission ）卫星是由美日两国联合研制，卫星采用三轴定向稳定卫星携带的遥感探测仪器有：测雨雷达(PR)，微渡成像仪(TMI)，可见光、红外扫描仪(V
16、IRS)，云和地球辖射能量测量系统 (CERES)，和闪电成像感应器(KIS)。星载测雨雷达、被动式遥感探测仪器和其它各种观测仪器一起，共同观测地球大气，通过资料的综合处理，充分发挥主动式和被动式各种探测仪器的优势，最终获得可靠的全球降水资料。GPM（Global Precipitation Measurement）卫星计划是由美国宇航局（NASA)执行，主要用于气象预报的卫星监测系统，目的在于提高测量精度和采样频率，实现更准确的、更早期的气象预报。GPM 将全球降雨量以每 3 小时一次的速度提供给地面观测人员，拓展了 TRMM 的观测范围，可对高纬度地区降雨量进行观测；可提供更频繁更丰富的全
17、球水文循环信息。（3）土壤水分数据土壤水分是监控土地退化和干旱的重要指标,同时也是气候、水文、生态和农业系统的关键组成要素。监测土壤水分的变化对于规划和管理这些系统来说具有极其重要的意义。1）传统监测方法传统的监测方法有质量法和嵌入式传感器。质量法虽然能得出精确的土壤水分的质量百分比, 但是要消耗大量的时间和人力；利用嵌入式传感器测量, 能够节省大量的时间和劳力, 但是监测区域有限。传统监测方法可以准确估测土壤剖面的含水量, 但是费时、费力, 且测点少, 代表性差, 导致时间空间分辨率低下 , 无法大范围、高效率地获得土壤水分数据 , 从而不能实现大面积土壤水分的实时动态监测。2）遥感监测方法
18、遥感手段监测和反演土壤水分是建立在遥感参数和土壤水分之间的相互关系上, 通过记录土壤反射特定波段的发射率或者土壤的发射率来迅速地分析和获取土壤水分数据，有效解决传统方法不能很好解决的土壤水分的空间分布和时间变化制图。土壤水分的遥感监测的方法包括热红外遥感、微波遥感、可见光-近红外遥感。 微波遥感微波遥感在土壤水分监测中具有某些独特的优越性，可以全天候监测，对云层有较强的穿透力，可部分穿透植被。微波遥感监测土壤水分的方法分为被动微波遥感土壤水分和主动微波遥感土壤水分。被动微波遥感土壤水分是通过微波辐射计获得土壤的亮度温度，然后通过物理模型反演土壤水分或与土壤湿度建立经验统计关系；主动微波遥感土壤
19、水分是通过发射一束经调制的电磁波能量，并且接收后向散射回波，通过后向散射系数 ，建立起目标物的形态和物理特征与后向散射回波的关系。可见光-近红外遥感由于太阳光谱能量大部分集中在可见光近红外波段，所以利用可见光近红外波段的反射波谱是最具有优势的。土壤水分遥感主要取决于对土壤表面发射或反射的电磁波辐射能量的测量。不同波长和土壤成分的吸收强度和吸收位置是土壤水分对土壤光谱反射率的主要影响因素，土壤水分在可见光与近红外波段内的估算都是建立在土壤湿度与反射率的关系之上，波段、探测角、方位角、光线入射角、偏振状态和土壤含水量都会影响土壤光谱曲线，当土壤为干燥状态时，其表面是漫反射，不存在偏振光反射，而当含
20、水量增加到一定量时，土壤表面存在偏振反射，具有明显的光谱特点。热红外遥感热红外法是用下垫面温度来间接反演土壤水分。其原理是，水的比热大，受热后温度变化较慢，因此白天下垫面温度的空间分布能间接反映土壤水分的分布。热红外法适用于裸土或植被盖度很小的情况。利用热红外法确定土壤水分含量包含两方面的内容：一是测定地表温度；二是确定土壤中水分总量与地表温度之间的定量关系。热红外法需要资料少，简单易行，可以用白天下垫面温度反演土壤水分，但地表温度的影响因素多，其反演精度不够理想。（4）土地利用覆盖遥感数据土地一般是指地球表面上的陆地区域，包括陆地、岛屿和内陆水域。土地是一个综合的概念，它是包括地貌、土壤、气
21、候、水文、植被等各种自然因素在内的自然综合体，同时也包括人类活动的作用和影响。获取土地利用覆盖数据是合理利用土地资源、制定各项经济建设规划、改善生产布局的一项基础工作，是一项涉及面广，综合性、区域性和生产性很强的工作。常规的土地利用数据获取是通过实地测绘的方法来进行，工作量大，调查周期长。遥感技术的发展，实现了宏观、实时、动态获取地面物体信息，成为当前土地利用覆盖数据获取的主要手段。1）航空遥感方法航空遥感是利用飞机（或气球）对地面物体进行摄影或扫描成像，然后根据所得的图像进行有关调查。航空遥感所得到的图像一般为高空间分辨率的图像，结构信息是图像的主要信息，这种信息较适合于目视判读，而要建立计
22、算机判读模式则比较困难，加上航空遥感主要是进行大比例尺制图，对精度要求较高。因此，目视判读是目前土地利用/土地覆盖航空遥感调查中采用的主要方法。在目视判读遥感图像的过程中，除了根据图像所反映出的各种信息外，还结合了判读人员对研究区域的认识。这种结合可以对一些图像上不能反映的土地的社会属性进行区分，即按土地利用分类的要求，对一个区域进行土地利用调查。2）陆地卫星遥感方法陆地卫星以探测地球资源和环境为主，可分为传输型和回收型两种。前者是长时间在空间运行（通常为 2 5 年） ，通过数据传输的方式把卫星接收到的地面信息传输到地面接收站；后者运行时间较短（一般为几天） ，通过卫星回收的方式获得卫星接收
23、到的地面信息。利用陆地卫星遥感方法调查区域土地覆盖/土地利用时，有两种方法：一种是目视解译方法，凭光谱规律、地学规律和解译者的经验，从陆地卫星图像的颜色、纹理、结构、位置等各种特征解译出各种土地利用/土地覆盖类型（主要是土地利用调查） ；另一种是计算机图像分类方法，选择分类特征，利用模式识别模型，确定每一像元的土地利用/土地覆盖类型（主要是土地覆盖调查） 。3）气象卫星遥感方法气象卫星与陆地卫星相比，具有覆盖面积大、成像周期短、资料易获取等特点。因此，除气象服务外，在其他领域也有许多应用。其中，以 TIROSN/NOAA 为标志的第三代气象卫星，安装了改进型甚高分辨率辐射仪（AVHRR） ，采
24、用相应的轨道设计，所得到的资料不仅能满足气象观测及云图识别的要求，而且还能满足其他许多领域的应用要求，是目前在非气象领域中应用最广泛的气象卫星资料。（5）蒸散发遥感数据蒸散发( Evapotranspiration, ET)，包括土壤蒸发和植被蒸腾, 是水圈、大气圈和生物圈水分和能量交换的主要过程，也是水循环中最重要的分量之一。人类研究蒸散发已有很长的历史，尤其是近半个世纪以来，从计算可能蒸发的 Penman 公式的建立，到估算非饱和面蒸发的Penman-Monteith 公式的提出，再到基于植物生理、微气象学的土壤- 植被“ 大气传输模型，人们试图从理论上模拟和估算蒸散发。而为了得到真实的蒸
25、散发值，亦发展起来众多实测方法，如器测法、波文比，能量平衡法、田间水量平衡法、涡度相关法等。蒸散发及其时空分布与气象状况、土壤水分、植被等因素彼此关联而又相互制约，难以准确获取。传统估算和实测蒸散发的方法大都基于局地尺度。由于在较大空间尺度内陆面特征和水热传输具非均匀性，因此传统方法难以获得区域尺度的蒸散发。遥感技术的兴起使估算区域尺度的蒸散发成为可能:非接触大面积的遥感地表辐射和温度状况，直接提供了土壤-植被- 大气系统的界面能量信息;多光谱、多角度的遥感资料可反演蒸散发估算所涉及的下垫面特征参数;多时相的热惯量遥感可反映土壤和植被水分状况。遥感蒸散发模型有基于能量平衡原理的单层和双层模型，
26、基于能量平衡原理的彭曼( Penman) 类模型，遥感经验模型。绝大多数遥感蒸散发模型计算的是卫星过境时刻的瞬时潜热通量，而在应用当中，往往需要小时、日乃至更长时段的通量或蒸散发；极轨气象卫星能够提供足够的时间分辨率，但空间分辨率过于粗糙又往往不能达到精度要求；现有的遥感蒸散发模型大多数基于竖直方向的能量平衡原理，未考虑水平方向的能量输入，反演非均匀下垫面热通量时会出现误差。参考文献1龚健雅. 地球观测传感网关键技术与地理国情监测. http:/ php?m=content&c=index&a=show&catid=28&id=20711.2王振会.TRMM 卫星测雨雷达及其应用研究综述J.气
27、象科学 ,2001(21)4.3杨馨蕊, 马舒庆,吴蕾.UHF 风廓线雷达降水数据判别方法的比较与评价J.大气科学学报,2010(33)5.4刘俊峰, 陈仁升.多卫星遥感降水数据精度评价J.水科学进展,2010(21)3.5韩阳, 赵云升,王野乔.可见光近红外波段土壤水分含量偏振光谱响应变化研究J.光谱学与光谱分析,2013(33)8.6李杏朝. 微波遥感监测土壤水分的研究初探J.遥感技术与应用，1995(10)4.7薛辉, 倪绍祥.我国土壤水分热红外遥感监测研究进展J.干旱地区农业研究,2006(24)6.8汪潇, 张增祥.遥感监测土壤水分研究综述J.土壤学报,2007(44)1.9高彦春,
28、 龙笛.遥感蒸散发模型研究进展J.遥感学报,2008(12)3.4. 试述流域时空数据模型的构成、表示和特点（1）流域时空数据模型的构成空间和时间是现实世界最基本、最重要的属性。许多空间应用系统，尤其是地理信息系统（GIS）都需要表达地学对象的时空属性。传统的 GIS 数据模型强调地学对象的静态描述，通常采用矢量或栅格的方式来描述空间数据。这种机制限制了如位移、变迁等动态信息的表达。时态地理信息系统是一种采集、存储、管理、分析与显示地学对象随时间变化信息的计算机系统，其核心问题之一是时空数据模型的建立。流域时空数据模型是 TGIS 和 STDB 的基础。流域时空数据模型通常由流域数据结构、流域
29、数据操作和流域完整性约束三部分组成。时空数据模型是一种有效组织和管理时态地学数据、空间、专题、时间语义完整的地学数据模型，它不仅强调地学对象的空间和专题特征，而且强调这些特征随时间的变化，即时态特征。建立合理、完善、高效的时空数据模型是实现时态 GIS 的基础和关键。（2）流域时空数据模型的表示流域时空数据模型的核心问题是研究如何有效地表达、记录和管理现实世界的实体及其相互关系随时间不断发生的变化。这种时空变化表现为三种可能的形式：一是属性变化，其空间坐标或位置不变；二是空间坐标或位置变化，而属性不变，这里空间的坐标或位置变化既可以是单一实体的位置、方向、尺寸、形状等发生变化，也可以是两个以上
30、的空间实体之间的关系发生变化；三是空间实体或现象的坐标和属性都发生变化。时态 GIS 当前研究的主要问题有：表达时空变化的数据模型、时空数据组织与存取方法、时空数据库的版本问题、时空数据库的质量控制、时空数据的可视化问题等。目前主要时空数据模型设计方法有以下几种：一是在栅格、矢量空间模型基础上扩展时间维；二是在时间模型基础上扩展空间维；三是面向对象方法。随着近年来以空间数据库为基础的 GIS 研究和应用的不断深入，随时间而变化的信息越来越受到人们的关注，因而提出了时态 GIS（简称 TGIS）的概念。时态 GIS 的组织核心是时空数据库，时空数据模型则是时空数据库的基础。但是由于空间、属性、时
31、间三者之间的关系和结构组织非常复杂，理想的时空数据库和时态 GIS 系统目前还没有出现。（3）流域时空数据模型的特点目前研究比较有影响的流域时空数据模型有以下几种：1）时空复合模型将每一次独立的叠加操作转换为一次性的合成叠加，变化的累积形成最小变化单元，由这些最小变化单元构成的图形文件和记录变化历史的属性文件联系在一起表达数据的时空特征。最小变化单元即是一定时空范围内的最大同质单元。其缺点在于多边形碎化和对关系数据库的过分依赖，随着变化的频繁会形成很多的碎片。2）连续快照模型 连续快照模型在数据库中仅记录当前数据状态，数据更新后，旧数据变化值不再保留，即“忘记”过去的状态。连续的时间快照模型是
32、将一系列时间片段快照保存起来，以反映整个空间特征的状态。由于快照将对未发生变化的所有特征重复进行存储，会产生大量的数据冗余，当事件变化频繁时，且数据量较大时，系统效率急剧下降。3）基态修正模型为避免连续快照模型将未发生变化部分的特征重复记录，基态修正模型只存储某个时间点的数据状态（基态）和相对于基态的变化量。只有在事件发生或对象发生变化时才将变化的数据存入系统中，时态分辨率刻度值与事件或对象发生变化的时刻完全对应。基态修正模型对每个对象只存储一次，每变化一次，仅有很少量的数据需要记录。基态修正模型也称为更新模型，有矢量更新模型和栅格更新模型。其缺点是较难处理给定时刻时空对象间的空间关系，且对很
33、远的过去状态进行检索时，几乎对整个历史状况进行阅读操作，效率很低。4）时空立方体模型时空立方体模型用几何立体图形表示二维图形沿时间维发展变化的过程，表达了现实世界平面位置随时间的演变，将时间标记在空间坐标点上。给定一个时间位置值，就可以从三维立方体中获得相应截面的状态，也可扩展表达三维空间沿时间变化的过程。缺点是随着数据量的增大，对立方体的操作会变的越来越复杂，以至于最终变的无法处理。5）时空对象模型时空对象模型认为世界是由时空原子（Spatio-temporal Atom）所组成，时空原子为时间属性和空间属性均质的实体。在该模型中时间维是与空间维垂直的，它可表示实体在空间和属性上的变化，但未
34、涉及对渐变实体的表示。缺点是随着时间发生的空间渐进的变化不能在时空对象模型中表示，没有一个描绘变迁、过程的概念。6）面向对象的时空数据模型面向对象方法是在节点、弧段、多边形等几何要素的表达上增加时间信息，考虑空间拓扑结构和时态拓扑结构。一个地理实体，无论多么复杂，总可以作为一个对象来建模。缺点是，没有考虑地理现象的时空特性和内在联系，缺少对地理实体或现象的显式定义和基础关系描述。7）分布式水文模型与 GIS 的集成目前水文模拟技术趋向于将分布式水文模型与 GIS 集成, 以便充分利用 GIS 在空间分析、数据管理及可视化方面的功能。数字高程模型(DEM) 是 GIS 在水文模拟应用中的一个基础
35、数据, 利用 DEM 可以提取流域的许多重要水文特征参数 , 如坡度、坡向、水沙运移方向、汇流网络、流域界线等。国内外许多学者对基于 DEM 的分布式水文模型展开了深入的研究。然而, 成功集成 GIS 和基于 DEM 的分布式水文模型还有许多障碍。基于 DEM 的分布式水文模型是独立于GIS 的 , 同时空间数据的复杂性也增加了 GIS 和基于 DEM 的分布式水文模型集成的难度, 使得流域分布式水文模型时空概念的表达与 GIS 中的时空概念表达不兼容。目前 GIS 几乎不能表达复杂水文系统的动态相互作用。那么, 如何把水文过程的时间序列数据与描述周围环境的地理空间数据集成或耦合在一起将是一个
36、重要的问题。8）面向对象的 GIS 水文数据模型美国环境系统研究所(ESRI)和美国德克萨斯州立大学 Austin 分校水资源研究中心联合开发了一种水文地理空间数据和时间序列数据模型 ArcHydro 数据模型，该数据模型应用面向对象技术，将水文要素时变特性同水文空间对象融合，能支持在 GIS 中进行流域水文过程模拟。面向对象的 GIS 水文数据模型的时间序列对象仅考虑时间序列数据, 没有考虑流域下垫面及其结构的时变特性。而流域下垫面的变化对水文模型参数有较大的影响，在时空数据模型中不可以忽略流域下垫面的时变特性，因此需要进一步对水文空间对象的时态问题进行研究, 将面向对象的 GIS 水文数据
37、模型扩充到时间维。参考文献1陈志治.GIS 中栅格数据时空数据模型及其应用的研究D.北京林业大学，2005.2张山山. 地理信息系统时空数据模型分类J.测绘科学,2012(37)4.3张山清, 普宗朝.基于 DEM 的乌鲁木齐河流域降水量时空变化分析J.中国农业气象,2011(32)3.4张广平. 基于过程的流域水利时空数据模型研究D.中国地质大学， 2014.5李景文, 邹文娟.基于过程的面向对象时空数据模型数据组织方法J.2013(38)5.6沈晓东, 王腊春,谢顺平.基于栅格数据的流域降雨径流模型J.1995(50)3.7陈华, 郭生练.流域水文时空数据模型初探J.水利水电科技进展,2006(26)6.9薛存金, 周成虎.面向过程的时空数据模型研究J.测绘学报,2010(39)1.10陈新保.时空数据模型综述J.地理科学进展,2009(28)1.11郝春沣,周祖昊.数据驱动模型在渭河流域来水预报中的开发和应用研究J.水文,2009(29)3.
