基于Holon的分布式协同地理建模理论、方法与应用

协同合作研究是构建复杂地理模型的理性选择，可为跨领域、跨学科和跨组织的地理学家提供一个分布式协同地理建模的研究平台。《基于 Holon的分布式协同地理建模理论、方法与应用》引入具有协作和自治双重特性的Holon控制理论，较为系统地探讨了基于Holon的分布式协同地理建模控制模式框架，梳理了分布式协同地理建模总体过程、团队组织子过程和建模管理子过程，重点阐述了地理建模任务Holon间依赖关系及任务接口的图形化定制新方法，结合新安江流域水文模型和分布式流域水文SWAT模型分别进行了建模任务分解、形式化表达、接口图形化定制等功能的初步应用实例分析。结果表明，基于Holon的分布式协同地理建模控制模式研究，有利于协调各建模成员间的建模和规划能力，进而促进复杂地球系统科学问题的协同求解。

前言
第1章 绪论 1
1.1 分布式协同地理建模环境 2
1.2 研究概况和进展 3
1.2.1 建模理论与方法研究进展 3
1.2.2 分布式协同建模研究进展 5
1.2.3 协同建模控制模式研究进展 8
1.2.4 Holon控制理论研究进展 9
1.2.5 Holon与Agent，Holarchy与MAS的关系 12
1.2.6 存在的问题及分析 14
1.3 研究意义、目标和内容 15
1.3.1 研究意义 15
1.3.2 研究目标 16
1.3.3 研究内容 16
1.4 研究方法和技术路线 17
1.4.1 研究方法 17
1.4.2 技术路线 18
1.5 本书要点 19
第2章 基于Holon的分布式协同地理建模过程 21
2.1 分布式协同地理建模总体过程 21
2.2 团队组织子过程和建模管理子过程 24
2.2.1 团队组织子过程 24
2.2.2 建模管理子过程 25
2.3 面向分布式协同地理建模的Holon理论扩展 26
2.3.1 Holon/Holarchy的概念扩展 26
2.3.2 面向分布式协同地理建模的Holon扩展定义 27
2.4 分布式协同地理建模Holarchy 29
2.4.1 体系结构 29
2.4.2 辨识Holon的种类 30
2.4.3 定义Holon的功能和行为 32
2.4.4 形成两个层面的Holarchy 34
2.5 协同建模Holon间的作用机制和交互过程 36
2.5.1 Holon间的作用机制 36
2.5.2 Holon间的交互关系 40
2.5.3 Holon间交互过程的UML图 42
第3章 分布式协同地理建模的团队组织子过程 45
3.1 基于Holon的地理建模团队组织 45
3.1.1 建模团队的组织空间 46
3.1.2 建模团队的组织结构 47
3.2 角色的概念、表示和角色间的关系 48
3.2.1 角色的概念 48
3.2.2 角色的表示 49
3.2.3 角色与角色之间的关系 51
3.3 地理建模成员Holon间的契约 51
3.3.1 契约及其表示 52
3.3.2 建模契约 53
3.3.3 协同契约 54
3.4 地理建模成员Holon的角色化算法 55
3.4.1 建模成员Holon角色化算法 56
3.4.2 期望角色的设置 57
3.4.3 潜在建模成员Holon集合的识别和匹配 58
3.4.4 签订契约 58
第4章 分布式协同地理建模的建模管理子过程 60
4.1 基于分层任务网络的地理建模任务分解与分派 60
4.1.1 地理建模任务的定义 60
4.1.2 空间分层任务网络 61
4.1.3 基于分层任务网络的地理建模任务形式化表达 62
4.1.4 地理建模任务的分解与分派算法 64
4.2 模型Holon 66
4.2.1 计算复杂度 67
4.2.2 组织多方性 67
4.2.3 尺度定义 68
4.2.4 模型联结 70
4.2.5 层级 70
4.3 资源Holon 71
4.3.1 基础的地理建模资源库 71
4.3.2 地理建模资源的Web服务调用 74
第5章 基于Petri网的建模任务Holon间依赖关系分析 78
5.1 基于Petri网的HTN地理建模任务表达 78
5.1.1 Petri网理论基础 78
5.1.2 基于Petri网的地理建模HTN规划任务表达 79
5.1.3 建模子任务Holon的变迁型子网替换 81
5.2 地理建模任务Holon间的依赖关系表达 82
5.2.1 地理建模任务间的时间依赖关系 83
5.2.2 地理建模任务间的空间依赖关系 87
5.2.3 地理建模任务间的资源依赖关系 91
5.3 流域水文模型任务分解及依赖关系表达 94
5.3.1 三水源新安江模型结构 94
5.3.2 新安江模型的层次任务网络 97
5.4 流域水文模型任务依赖关系的Petri网表达 99
第6章 分布式协同地理建模任务接口的图形化定制 102
6.1 分布式地理协同建模任务接口定制 102
6.1.1 接口的形式化及定制化研究 102
6.1.2 地理建模任务接口的形式化 104
6.1.3 地理建模任务接口的定制原则 106
6.2 分布式协同地理建模任务的接口映射 108
6.2.1 地理建模任务的数据描述 108
6.2.2 地理建模任务的组织结构 110
6.2.3 地理建模任务的接口映射 111
6.3 分布式协同地理建模任务接口的图形化定制 113
6.3.1 地理建模任务接口定制软件 114
6.3.2 新安江模型的任务对象描述 115
6.3.3 地理建模任务接口定制的XML存储 117
第7章 流域水文模型SWAT的分布式协同建模过程 119
7.1 分布式流域水文SWAT模型 119
7.1.1 SWAT模型的特点 119
7.1.2 SWAT模型结构和数据组织 121
7.2 SWAT模型的内部模块拆解 125
7.2.1 SWAT模型的拆解原则 126
7.2.2 SWAT模型源代码的编译和解读 126
7.3 SWAT模型分布式协同建模的团队组织子过程 130
7.3.1 SWAT模型分布式协同构建的概念框架 130
7.3.2 SWAT模型分布式协同建模团队的组织空间 131
7.3.3 地理建模成员Holon的角色化 133
7.3.4 地理建模成员Holon间的协同方式 135
7.4 SWAT模型分布式协同建模的建模管理子过程 136
7.4.1 基于HTN的地理建模成员Holon的任务规划能力 137
7.4.2 基于Holarchy的地理模型组织方式 138
7.4.3 地理建模资源Holon调用 139
7.5 分布式协同SWAT建模结果分析 140
7.5.1 两种河道水流演算的年径流结果对比分析 140
7.5.2 扩展的混合河道水流演算结果分析 142
参考文献 145