本書綜合使用空間、陸地、水下等不同來源信息,實現(xiàn)固定式與移動式相結(jié)合的信息獲取技術(shù),充分使用衛(wèi)星遙感技術(shù)或新增最小量的地面監(jiān)測站網(wǎng),試圖最大化地獲取滿足精度要求的流域動態(tài)信息,在現(xiàn)有公眾通訊網(wǎng)絡(luò)條件下,充分使用物聯(lián)網(wǎng)動態(tài)組網(wǎng)技術(shù),最大化地提高數(shù)字流域時空多元信息傳輸效率。
數(shù)字流域是流域信息化管理的重要內(nèi)容之一,也是數(shù)字地球的基礎(chǔ)。在數(shù)字流域建設(shè)過程中,需要采集流域控制節(jié)點(diǎn)上的關(guān)鍵信息。為了快速地采集這些信息,最有效的途徑是在這些流域制節(jié)點(diǎn)上安裝、部署信息采集裝置,構(gòu)建流域監(jiān)測網(wǎng)。
數(shù)字流域信息獲取要素包括降水、蒸發(fā)、徑流、土壤墑情等自然水循環(huán)和取水、輸水、用水、耗水、排水等社會水循環(huán)過程及其衍生的各種涉水過程。在考慮流域自然特征和社會特征的條件下,如何構(gòu)建具有穩(wěn)定可靠、及時有效、合理優(yōu)化的感知多種狀態(tài)下流域時空連續(xù)多元信息獲取優(yōu)化布局模式是本研究的一大難點(diǎn)。本書在分析基于物聯(lián)網(wǎng)的時空連續(xù)多元信息獲取途徑的基礎(chǔ)上,建立基于物聯(lián)網(wǎng)的時空多元信息獲取的一體化布局,構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的時空多元信息傳輸體系。研究從雅礱江流域概況、河流水系、水電梯級開發(fā)規(guī)劃和監(jiān)測站網(wǎng)分布現(xiàn)狀出發(fā),采用容許最稀疏站網(wǎng)密度理論,在綜合考慮下墊面地形地貌特征和植被特征的雅礱江流域水文分區(qū)的基礎(chǔ)上,初步形成了雅礱江流域水文測站和雨量測站的新增布局方案。
全書內(nèi)容共分為6章:第1章簡要闡述了數(shù)字流域的研究背景、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的國內(nèi)外研究進(jìn)展以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水資源方面的應(yīng)用研究。第2章講述了基于物聯(lián)網(wǎng)的時空連續(xù)多元信息獲取優(yōu)化布局技術(shù)的研究進(jìn)展以及技術(shù)體系框架與技術(shù)路線。第3章主要講述了基于物聯(lián)網(wǎng)的時空連續(xù)多元信息獲取途徑分析,包括了空中、地面和水下三種獲取技術(shù),并對清江流域梯級水庫溫室氣體立體監(jiān)測進(jìn)行了研究。第4章是基于物聯(lián)網(wǎng)的時空多元信息獲取一體化布局的陸地和水下優(yōu)化方法進(jìn)行了研究,其中水下優(yōu)化方法提出了基于遺傳算法的河流局域監(jiān)測無線傳感器節(jié)點(diǎn)分布優(yōu)化方法和基于遺傳算法多目標(biāo)優(yōu)化的流域監(jiān)測傳感器覆蓋網(wǎng)優(yōu)化方法,提出了雅礱江流域監(jiān)測站網(wǎng)優(yōu)化布局初步方案。第5章主要講述了基于物聯(lián)網(wǎng)的時空連續(xù)多元信息傳輸體系框架和水質(zhì)多參數(shù)傳感器監(jiān)測傳輸系統(tǒng)研制。第6章對本書研究內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)和展望。
本書由李喆、譚德寶、王臘春提出寫作大綱,李喆、譚德寶、王臘春、曾春芬、張靜超、馬小雪等參加書稿的寫作和統(tǒng)稿,最后由李喆、譚德寶、王臘春、曾春芬定稿。
本書雖然做了大量的研究工作,盡管數(shù)次向多位學(xué)者請教,集思廣益,但由于本書涉及眾多學(xué)科領(lǐng)域,加之研究深度、廣度和作者水平有限,書中難免有不當(dāng)或錯誤之處,歡迎廣大讀者不吝雅正。
第1章 緒論
1.1 研究背景與意義
1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究
1.2.1 國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)研究進(jìn)展
1.2.2 水文站網(wǎng)的布局和優(yōu)化的方法研究
1.2.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水資源方面的應(yīng)用研究
第2章 基于物聯(lián)網(wǎng)的時空連續(xù)多元信息獲取布局技術(shù)研究進(jìn)展
2.1 基于物聯(lián)網(wǎng)的時空連續(xù)多元信息獲取途徑研究進(jìn)展
2.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的時空連續(xù)多元信息獲取一體化布局研究進(jìn)展
2.3 基于物聯(lián)網(wǎng)的時空連續(xù)多元信息傳輸體系研究進(jìn)展
2.4 基于物聯(lián)網(wǎng)的時空連續(xù)多元信息獲取布局技術(shù)研究框架與技術(shù)路線
第3章 基于物聯(lián)網(wǎng)的時空連續(xù)多元信息獲取途徑分析
3.1 基于物聯(lián)網(wǎng)的時空連續(xù)多元信息獲取技術(shù)體系框架
3.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的時空連續(xù)多元信息“空中”獲取技術(shù)
3.2.1 衛(wèi)星遙感技術(shù)
3.2.2 無人機(jī)航空攝影技術(shù)
3.3 基于物聯(lián)網(wǎng)的時空連續(xù)多元信息“地面”獲取技術(shù)
3.3.1 物聯(lián)網(wǎng)傳感器原位觀測技術(shù)
3.3.2 車載移動信息獲取系統(tǒng)
3.4 基于物聯(lián)網(wǎng)的時空連續(xù)多元信息“水下”獲取技術(shù)
3.5 清江流域梯級水庫溫室氣體立體監(jiān)測研究
3.5.1 研究區(qū)域與研究方法
3.5.2 二氧化碳溫室氣體原位監(jiān)測
3.5.3 甲烷溫室氣體原位監(jiān)測
3.5.4 水布埡水庫消落帶土地利用與溫室氣體源匯變化的遙感分析
第4章 基于物聯(lián)網(wǎng)的時空連續(xù)多元信息獲取一體化布局研究
4.1 基于物聯(lián)網(wǎng)的時空多元信息獲取一體化布局技術(shù)體系框架和技術(shù)步驟
4.1.1 Y作框圖
4.1.2 技術(shù)步驟
4.2 基于物聯(lián)網(wǎng)的時空多元信息獲取一體化布局的陸地(水上)優(yōu)化方法
4.2.1 區(qū)域覆蓋理論
4.2.2 布爾模型
4.2.3 模擬退火法
4.3 基于物聯(lián)網(wǎng)的時空多元信息獲取一體化布局的水下優(yōu)化方法
4.3.1 基于遺傳算法的河流局域監(jiān)測無線傳感器節(jié)點(diǎn)分布優(yōu)化方法
4.3.2 基于遺傳算法多目標(biāo)優(yōu)化的流域監(jiān)測傳感器覆蓋網(wǎng)優(yōu)化方法
4.4 雅礱江流域監(jiān)測站網(wǎng)優(yōu)化布局初步方案
4.4.1 雅礱江流域概況及監(jiān)測站網(wǎng)分析
4.4.2 基于容許最稀疏站網(wǎng)密度的雅礱江流域水文監(jiān)測站網(wǎng)布局設(shè)計
4.4.3 雅礱江流域監(jiān)測站網(wǎng)布局初步結(jié)果
4.4.4 綜合運(yùn)用遙感降雨數(shù)據(jù)和地面實測數(shù)據(jù)的雅礱江流域雨量監(jiān)測站網(wǎng)優(yōu)化布局設(shè)計
第5章 基于物聯(lián)網(wǎng)的時空連續(xù)多元信息傳輸體系研究
5.1 基于物聯(lián)網(wǎng)的時空多元信息傳輸體系框架
5.1.1 ZigBee線采集網(wǎng)絡(luò)
5.1.2 GPRS傳輸網(wǎng)絡(luò)
5.1.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺
5.1.4 系統(tǒng)模塊交互
5.2 水質(zhì)多參數(shù)傳感器監(jiān)測傳輸系統(tǒng)研制
5.2.1 需求分析
5.2.2 系統(tǒng)設(shè)計
5.2.3 系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)
5.2.4 原型系統(tǒng)開發(fā)
第6章 研究總結(jié)與展望
6.1 主要研究成果
6.2 進(jìn)一步研究方向
參考文獻(xiàn)