在线模拟示例
地表水（surface water），是指陆地表面上动态水和静态水的总称，亦称“陆地水”，包括各种液态的和固态的水体，主要有河流、湖泊、沼泽、冰川、冰盖等。它是人类生活用水的重要来源之一，也是各国水资源的主要组成部分。
1.物理过程:物理过程主要是指污染物在水体中的混合稀释和自然沉淀过程。只改变进入水体污染物的物理性状、空间位置，而不改变其化学性质、不参与生物作用。
水体的混合稀释作用主要由下面三部分作用所致：紊动扩散、移流、离散。
（1）紊动扩散：由水流的紊动特性引起水中污染物自高浓度向低浓度区转移的扩散。
（2）移流：由于水流的推动使污染物的迁移随水流输移。
（3）离散：由于水流方向横断面上流速分布的不均匀（由河岸及河底阻力所致）而引起分散。
2.化学过程:污染物在水体中发生化学性质或形态、价态上的转化，使水质发生化学性质的变化。
主要包括酸碱中和、氧化-还原、分解-化合、吸附-解吸、胶溶-凝聚等过程
3.生物自净过程:是水体中的污染物经生物吸收、降解作用而发生消失或浓度降低的过程。
影响生物自净作用的关键是：溶解氧的含量，有机污染物的性质、浓度以及微生物的种类、数量等。
一维河流水质模型是目前应用最广泛的模型，它适用于污染物浓度仅在一个方向上有变化的场合，如宽度比较窄的河流。如果河段横截面、流速、流量、污染物的排入量和弥散系数不随时间变化，且污染物的衰减符合一级反应，河段不考虑源和汇。
二维河流水质模型在如下条件下使用：
（1）平直、断面形状规则河段混合过程段；
（2）持久性污染物；
（3）河流为恒定流动；
（4）连续稳定排放；
package com.planet.engine.water.param;
import lombok.Data;
/**
* 非持久性污染物 - 一维模型参数
*/
@Data
public class BusD1Param {
/**
* ex—— 纵向扩散系数，m2/s
*/
private double ex = 0.045;
/**
* C0—— 完全混合计算所得初始浓度(s-p模式下是BOD浓度)，mg/L；
*/
private double c0 = 10d;
/**
* K —— 污染物的衰减系数，1/d；
*/
private double k = 0.045d;
/**
* K —— 污染物的衰减系数，1/d；
*/
private double k1 = 0.194d;
/**
* B —— 河宽，m；
*/
private double bupper = 100d;
/**
* A —— 河流截面积，m2；
*/
private double aupper = 300d;
}
@RestController
@RequestMapping("/api/water/1d")
@Api(value = "WaterD1SimuApi", description = "水污染扩散模拟-一维模型")
public class WaterD1SimuApi extends MyBaseApi {
@Autowired
private WaterDiffService waterDiffService;
@Autowired
private SimuHistService simuHistService;
/**
* 非持久性污染物(nonconservative pollutant)
* 指在地表水中由于生物作用而逐渐减少的污染物，例如耗氧有机物，BOD/COD＞0.3，
* 则判别其为非持久性污染物；
* <p>
* 一维河流水质模型是目前应用最广泛的模型，它适用于污染物浓
* 度仅在一个方向上有变化的场合，如宽度比较窄的河流。
* 如果河段横截面、流速、流量、污染物的排入量和弥散系数不随时
* 间变化，且污染物的衰减符合一级反应，河段不考虑源和汇。
*
* @param params
* @return
*/
@LimitRequest
@ResponseBody
@RequestMapping(value = "/mixing-length", method = RequestMethod.POST)
@ApiOperation(value = "一维-混合过程段长度")
public Result d1SimuMixLength(@RequestBody WaterD1MixParam params) {
if (params.getProcParams().getGridLen() != 0
& params.getProcParams().getSimuLength() / params.getProcParams().getGridLen() > 1000) {
throw new DataOptionException("云主机资源有限，请缩短模拟时间和步长距离!");
}
D1MixWrapData result = this.waterDiffService.mixLength(params);
// 异步保存历史纪录
SecurityUser securityUser = this.getLoginUser();
String paramsStr = this.getReqParams(params);
this.simuHistService.save(securityUser, SimuType.WATER_1D_MIXING_LENGTH, paramsStr, StatusType.SUCCESS.code(), result);
return this.getResult(ResultCode.SUCCESS, result);
}
/**
* 非持久性污染物(nonconservative pollutant)
* 指在地表水中由于生物作用而逐渐减少的污染物，例如耗氧有机物，BOD/COD＞0.3，
* 则判别其为非持久性污染物；
* <p>
* 一维河流水质模型是目前应用最广泛的模型，它适用于污染物浓
* 度仅在一个方向上有变化的场合，如宽度比较窄的河流。
* 如果河段横截面、流速、流量、污染物的排入量和弥散系数不随时
* 间变化，且污染物的衰减符合一级反应，河段不考虑源和汇。
*
* @param params
* @return
*/
@LimitRequest
@ResponseBody
@RequestMapping(value = "/", method = RequestMethod.POST)
@ApiOperation(value = "一维模式-通用水质模拟模型")
public Result d1Simu(@RequestBody WaterD1Param params) {
if (params.getProcParams().getGridLen() != 0
& params.getProcParams().getSimuLength() / params.getProcParams().getGridLen() > 1000) {
throw new DataOptionException("云主机资源有限，请缩短模拟时间和格网距离!");
}
String result = this.waterDiffService.d1Diff(params);
// 异步保存历史纪录
SecurityUser securityUser = this.getLoginUser();
String paramsStr = this.getReqParams(params);
this.simuHistService.save(securityUser, SimuType.WATER_1D, paramsStr, StatusType.SUCCESS.code(), result);
return this.getResult(ResultCode.SUCCESS, result);
}
/**
* 非持久性污染物持续排放(nonconservative pollutant)
* 指在地表水中由于生物作用而逐渐减少的污染物，例如耗氧有机物，BOD/COD＞0.3，
* 则判别其为非持久性污染物；
* <p>
* 一维河流水质模型是目前应用最广泛的模型，它适用于污染物浓
* 度仅在一个方向上有变化的场合，如宽度比较窄的河流。
* 如果河段横截面、流速、流量、污染物的排入量和弥散系数不随时
* 间变化，且污染物的衰减符合一级反应，河段不考虑源和汇。
*
* @param params
* @return
*/
@LimitRequest
@ResponseBody
@RequestMapping(value = "/std/continue", method = RequestMethod.POST)
@ApiOperation(value = "一维模式-水质模拟模型(持续排放)")
public Result d1SimuStd(@RequestBody WaterD1Param params) {
if (params.getProcParams().getGridLen() != 0
& params.getProcParams().getSimuLength() / params.getProcParams().getGridLen() > 1000) {
throw new DataOptionException("云主机资源有限，请缩短模拟时间和格网距离!");
}
String result = this.waterDiffService.d1DiffStd(params);
// 异步保存历史纪录
SecurityUser securityUser = this.getLoginUser();
String paramsStr = this.getReqParams(params);
this.simuHistService.save(securityUser, SimuType.WATER_1D_CONTINUE, paramsStr, StatusType.SUCCESS.code(), result);
return this.getResult(ResultCode.SUCCESS, result);
}
/**
* 非持久性污染物瞬时排放(nonconservative pollutant)
* 指在地表水中由于生物作用而逐渐减少的污染物，例如耗氧有机物，BOD/COD＞0.3，
* 则判别其为非持久性污染物；
* <p>
* 一维河流水质模型是目前应用最广泛的模型，它适用于污染物浓
* 度仅在一个方向上有变化的场合，如宽度比较窄的河流。
* 如果河段横截面、流速、流量、污染物的排入量和弥散系数不随时
* 间变化，且污染物的衰减符合一级反应，河段不考虑源和汇。
*
* @param params
* @return
*/
@LimitRequest
@ResponseBody
@RequestMapping(value = "/std/instant", method = RequestMethod.POST)
@ApiOperation(value = "一维模式-水质模拟模型(瞬时排放)")
public Result d1SimuInstantStd(@RequestBody WaterD1InstParam params) {
if (params.getProcParams().getGridLen() != 0
& params.getProcParams().getSimuLength() / params.getProcParams().getGridLen() > 1000) {
throw new DataOptionException("云主机资源有限，请缩短模拟时间和格网距离!");
}
D1InstWrapData result = this.waterDiffService.d1SimuInstantStd(params);
// 异步保存历史纪录
SecurityUser securityUser = this.getLoginUser();
String paramsStr = this.getReqParams(params);
this.simuHistService.save(securityUser, SimuType.WATER_1D_INSTANT,
paramsStr, StatusType.SUCCESS.code(), result);
return this.getResult(ResultCode.SUCCESS, result);
}
/**
* 非持久性污染物(nonconservative pollutant)
* BOD浓度计算
* <p>
* Streeter-Phelps，简称S－P模式：
* ⑴假设河流中的BOD的衰减和溶解氧的复氧来源都是一级反应；
* ⑵反应速度是恒定的；
* ⑶河流中的耗氧是由BOD衰减引起的；
* ⑷而河流中的溶解氧来源则是大气复氧)。
*
* @param params
* @return
*/
@LimitRequest
@ResponseBody
@RequestMapping(value = "/s-p/bod", method = RequestMethod.POST)
@ApiOperation(value = "一维模式-S-P水质模拟模型(BOD浓度)")
public Result d1SpBodSimu(@RequestBody WaterD1SpParam params) {
if (params.getProcParams().getGridLen() != 0
& params.getProcParams().getSimuLength() / params.getProcParams().getGridLen() > 1000) {
throw new DataOptionException("云主机资源有限，请缩短模拟时间和步长距离!");
}
String result = this.waterDiffService.spBodDiff(params);
// 异步保存历史纪录
SecurityUser securityUser = this.getLoginUser();
String paramsStr = this.getReqParams(params);
this.simuHistService.save(securityUser, SimuType.WATER_1D_SP, paramsStr,
StatusType.SUCCESS.code(), result);
return this.getResult(ResultCode.SUCCESS, result);
}
/**
* 非持久性污染物(nonconservative pollutant)
* 亏氧量计算
* <p>
* Streeter-Phelps，简称S－P模式：
* ⑴假设河流中的BOD的衰减和溶解氧的复氧来源都是一级反应；
* ⑵反应速度是恒定的；
* ⑶河流中的耗氧是由BOD衰减引起的；
* ⑷而河流中的溶解氧来源则是大气复氧)。
*
* @param params
* @return
*/
@LimitRequest
@ResponseBody
@RequestMapping(value = "/s-p/odis", method = RequestMethod.POST)
@ApiOperation(value = "一维模式-S-P水质模拟模型(溶氧量)")
public Result d1SpOdDisSimu(@RequestBody WaterD1SpOdParam params) {
if (params.getProcParams().getGridLen() != 0
& params.getProcParams().getSimuLength() / params.getProcParams().getGridLen() > 1000) {
throw new DataOptionException("云主机资源有限，请缩短模拟时间和格网距离!");
}
D1SpWrapData result = this.waterDiffService.spOdDisDiff(params);
// 异步保存历史纪录
SecurityUser securityUser = this.getLoginUser();
String paramsStr = this.getReqParams(params);
this.simuHistService.save(securityUser, SimuType.WATER_1D_SP_ODIS, paramsStr,
StatusType.SUCCESS.code(), result);
return this.getResult(ResultCode.SUCCESS, result);
}
/**
* 非持久性污染物(nonconservative pollutant)
* 亏氧量计算
* <p>
* Streeter-Phelps，简称S－P模式：
* ⑴假设河流中的BOD的衰减和溶解氧的复氧来源都是一级反应；
* ⑵反应速度是恒定的；
* ⑶河流中的耗氧是由BOD衰减引起的；
* ⑷而河流中的溶解氧来源则是大气复氧)。
*
* @param params
* @return
*/
@LimitRequest
@ResponseBody
@RequestMapping(value = "/s-p/odif", method = RequestMethod.POST)
@ApiOperation(value = "一维模式-S-P水质模拟模型(亏氧量)")
public Result d1SpOdDifSimu(@RequestBody WaterD1SpOdParam params) {
if (params.getProcParams().getGridLen() != 0
& params.getProcParams().getSimuLength() / params.getProcParams().getGridLen() > 1000) {
throw new DataOptionException("云主机资源有限，请缩短模拟时间和格网距离!");
}
D1SpWrapData result = this.waterDiffService.spOdDifDiff(params);
// 异步保存历史纪录
SecurityUser securityUser = this.getLoginUser();
String paramsStr = this.getReqParams(params);
this.simuHistService.save(securityUser, SimuType.WATER_1D_SP_ODIF, paramsStr,
StatusType.SUCCESS.code(), result);
return this.getResult(ResultCode.SUCCESS, result);
}
}public static void main0(String[] args) {
File file = new File("D:\\\\fenghe-desolve\\river-line.shp");
SimpleFeatureCollection featureCollection = null;
try {
// 读取源文件shape
ShapefileDataStore dataStore = new ShapefileDataStore(file.toURI().toURL());
dataStore.setCharset(StandardCharsets.UTF_8);
System.out.println(dataStore.getCharset() + "获取编码11111111111111111");
SimpleFeatureSource featureSource = dataStore.getFeatureSource();
featureCollection = featureSource.getFeatures();
// 读取线状河流
SimpleFeatureIterator iterator1 = (SimpleFeatureIterator) featureCollection.features();
SimpleFeature simpleFeature = iterator1.next();
MultiLineString geom = (MultiLineString) simpleFeature.getDefaultGeometry();
LineString river = (LineString) geom.getGeometryN(0);
Coordinate endPt = river.getCoordinates()[river.getCoordinates().length - 1];
iterator1.close();
GeometryFactory gf = JTSFactoryFinder.getGeometryFactory(null);
WKTReader reader = new WKTReader(gf);
// Geometry line2 = reader.read("LINESTRING(0 0, 10 0, 10 10, 20 10)");
Coordinate c = new Coordinate(108.798, 34.081);
// Coordinate c = new Coordinate(5, 5);
PointPairDistance ppd = new PointPairDistance();
DistanceToPoint.computeDistance(geom, c, ppd);
System.out.println(ppd.getDistance());
for (Coordinate cc : ppd.getCoordinates()) {
System.out.println(cc);
}
LineString subLineString = (LineString) cut4SubLine(river, ppd.getCoordinates()[0], endPt);
GeometryFactory geometryFactory = new GeometryFactory();
// Coordinate[] coordinates = new Coordinate[2];
// for (int i = 0; i < ppd.getCoordinates().length; i++) {
// coordinates[i] = ppd.getCoordinates()[]
// }
LineString cutLine = geometryFactory.createLineString(ppd.getCoordinates());
cutLine.setSRID(4326);
// 调用 geotools 的裁剪要素方法
ClippedFeatureCollection collection = new ClippedFeatureCollection(featureCollection, cutLine, true);
ClippedFeatureIterator iterator = (ClippedFeatureIterator) collection.features();
//根据图层名称来获取要素的source
SimpleFeatureSource fs = dataStore.getFeatureSource(dataStore.getTypeNames()[0]);
//根据参数创建shape存储空间
// Map<String, Serializable> params = new HashMap<String, Serializable>();
String strPath = "D:\\\\fenghe-desolve\\output-04.shp";
File s1 = new File(strPath);
File fileParent = s1.getParentFile();
if (!fileParent.exists()) {
fileParent.mkdirs();
}
file.createNewFile();
ShapefileDataStore ds = new ShapefileDataStore(s1.toURI().toURL());
// ds.setCharset(StandardCharsets.UTF_8);
ds.setCharset(Charset.forName("GBK"));
System.out.println(ds.getCharset() + "获取编码22222222");
SimpleFeatureType sft = fs.getSchema();
//创建
ds.createSchema(sft);
//设置Writer，并设置为自动提交
FeatureWriter<SimpleFeatureType, SimpleFeature> writer = ds.getFeatureWriter(ds.getTypeNames()[0], Transaction.AUTO_COMMIT);
//循环写入要素
while (iterator.hasNext()) {
//获取要写入的要素
SimpleFeature feature = iterator.next();
//将要写入位置
SimpleFeature featureBuf = writer.next();
//设置写入要素所有属性
featureBuf.setAttributes(feature.getAttributes());
//获取the_geom属性的值
Geometry geo = (Geometry) feature.getAttribute("the_geom");
// //重新覆盖the_geom属性的值，这里的geoBuffer必须为Geometry类型
featureBuf.setAttribute("the_geom", geo);
}
//将所有数据写入
writer.write();
//关闭写入流
writer.close();
iterator.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}