应用模型组件抽取与集成

应用模型组件抽取与集成

3.2.1　应用模型组件抽取与集成

应用模型抽取与集成可以在两个层面上进行,即模型组件级别与模型服务级别。本节主要讨论模型组件级别的模型集成问题,关于模型服务级别的抽取与集成在第4章应用模型服务集成中讨论。

基于模型组件,模型生成可以是动态也可以是静态的。静态模型生成是指利用系统中已经生成的模型组件构建模型（模型开发时已经定义了该模型组件）,可直接用于模型计算以及相关后续处理；动态模型生成可以由用户组合模型组件（模型组件可以修改）生成新的模型,该模型组件可以是本地或其他网络节点远程组件。为动态构建应用模型,模型组件抽取、集成是关键。

模型组件抽取是模型动态生成的基础,灵活性是有效模型抽取机制基本要求。模型组件抽取可以分为三种方式,即模型组件字典方式、基于软件组件接口类型方式和基于信息特征方式。在模型抽取机制中引入领域专家知识与推理规则,利用模型组件之间的继承关系,建立多值模型继承关系的启发式继承规则,可支持模型模糊匹配抽取,改善模型精确抽取的不足,提高模型抽取的灵活性（Zhuge,1998,2003；Shaw,1988；Chu,1994；Tim,2000）。

按照应用模型的分类体系组织的应用模型库,隐含了分类分层信息,这些信息可以基于知识表达方法建立规则集,通过在模型抽取机制中引入领域专家知识与推理规则,利用模型组件之间的层次关系,建立启发式推理规则,可支持模型组件模糊匹配抽取。同时前文已经定义了应用模型组件数据字典,在模型组件模糊抽取的基础上,可进行模型组件精确抽取。模型组件抽取过程如图3.14所示。

图3.14　应用模型组件抽取

模型组件集成是模型组件逻辑结合生成复杂模型的过程。模型组件集成分为两种类型:深度集成与函数集成（定义集成/过程集成,机构集成/组合集成）（唐锡晋,2001）。深度集成指两个或多个模型组件集成生成的模型需要经过修改过程,并不是简单的组合；函数集成指并不改变模型组件,而是经过模型组件输入与输出之间的连接,建立新的模型。模型组件集成包括顺序、分支、循环三种方法,而且三种方法可以嵌套,实现多模型组件集成。

模型组件可以是本地模型库相关组件,也可以为分布在远程网络节点上的应用模型组件,在进行深层集成时可以对这些组件进行演化修改,生成新的应用模型。

模型组件集成生成新的模型后,相关集成工作还包括两个部分内容:①应用模型数据集成,由于不同组件的输入、输出、参数与状态变量不同,在组件集成后,必须对各组件数据进行整理,按照前文模型表示体系的设计,集成整理模型数据部分；②模型定义文档、模型元数据文档集成。模型组件集成过程如图3.15所示。

图3.15　应用模型组件集成

集成所需的模型组件可以来自于不同的领域,也可能是不同开发工具实现的组件,这些组件来自于模型组件抽取结果。这些组件中,部分组件可以被其他组件替代,图3.15中ComponentA-1与B-1来自同一模型Model_1,是该模型两个截然不同的组件；而ComponentA-1与A-2分别来自于Model_1与Model_2,虽然两组件内部结构不同,但却运行同样的函数（如计算流域风化率）。对于功能相同的模型组件,如ComponentC-1与C-2,通常在进行集成时,任选其中之一,但C-1与C-2分别在特定变量计算上精度较高,如C-1计算Q_s（沟谷泥沙输移速率）精度较高,而C-2计算Q（径流流量）精度较高,此时模型组件集成考虑的将不仅是模型组件本身,同时还要考虑个体变量要求,选择更佳的组件进行集成。对于需要修改的模型组件,如远程网络节点上的模型组件ComponentD-1不能满足该模型集成的需要,应该进行演化生成ComponentD-2,利用演化后的模型组件与现有模型组件集成。

模型组件集成应考虑如下问题:

（1）模型组件中描述的变量应该是同一时空尺度,如果不能达到这一要求,应该调整模型计算的时空尺度,使其得到合理结果；

（2）模型数据管理组件应该有效辅助模型实体组件,负责模型实体组件输入/输出/中间值数据获取、存储与相应管理；

（3）为了实现集成,对于采用不同平台开发的模型组件应该进行相关修改封装,如基于CORBA、J2EE或基于COM的模型组件之间的转换等；

（4）模型相关文档的集成,保证集成模型的一致性。