地下水功能评价方法讲座三

地下水功能评价方法讲座三第一页，共五十四页，编辑于2023年，星期五主要内容第一部分GFS系统操作一、GFS系统操作手册说明四、GFS系统操作方法二、GFS系统概述五、GFS系统输出文件三、GFS系统输入文件六、GFS系统操作演示第二部分网格剖分及数据提取一、研究区功能评价分区及网格剖分二、剖分单元数据提取第二页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第一部分

GFS系统操作第三页，共五十四页，编辑于2023年，星期五一、GFS系统操作手册使用说明GFS系统操作手册（以下简称手册）内容面向地下水功能评价实践的科技工作者，而非理论研究人员。手册主要介绍GFS系统的开发研制目的、系统运行平台、主要功能、操作方法以及系统对输入、输出文件式及要求等，并提供了输入输出文件示例，而对于所涉及到的基本概念、方法、原理、数学公式等内容，本手册没有详细讨论。手册与《地下水功能评价技术要求》（GWI-D5）和《地下水功能评价工作细则》配套使用。第一部分第四页，共五十四页，编辑于2023年，星期五主要内容一、GFS系统操作手册使用说明二、GFS系统概述三、GFS系统输入文件格式及要求四、GFS系统操作方法五、GFS系统输出文件格式六、GFS系统操作演示第一部分第五页，共五十四页，编辑于2023年，星期五1.开发目的及开发环境2.适用范围3.系统要求4.主要功能5.数据处理能力6.GFS系统安装和运行7.GFS系统窗口结构二、GFS系统概述第一部分第六页，共五十四页，编辑于2023年，星期五二、GFS系统概述1.开发目的及开发环境理论依据：“地下水功能评价方法研究”专题组理论研究为基础。目的：解决地下水功能评价中所遇到的大量数据处理和复杂数学计算问题，为地下水功能评价提供数据信息。开发环境：VisulBasic6.0系统特点：面向个人计算机（PC）用户的Windows程序可视化的操作界面通过人机交互对话完成各项功能事件驱动程序第一部分第七页，共五十四页，编辑于2023年，星期五二、GFS系统概述2.适用范围GFS系统是针对中国地质调查局“全国地下水资源及其环境问题调查评价”项目现阶段的任务开发的，服务于各承担单位的地下水功能评价工作，对理论研究人员并不适用。

第八页，共五十四页，编辑于2023年，星期五二、GFS系统概述3.系统要求（1）计算机硬件系统要求

Pentium133以上，支持32位读写操作

64Mb以上内存最低硬盘空闲空间50Mb

具有1024×768分辨率的彩色显示器（2）计算机软件系统要求

安装有Windows98/2000/XP系统第一部分第九页，共五十四页，编辑于2023年，星期五二、GFS系统概述3.系统要求（3）操作人员要求

具备一定计算机操作能力

具备水文地质学基本理论知识熟悉地下水功能评价的基本概念、方法、原理、步骤和要求第一部分第十页，共五十四页，编辑于2023年，星期五二、GFS系统概述4.主要功能

数据输入、输出（存盘）

数学计算

屏幕显示

数学计算功能是GFS系统的核心，主要解决地下水功能评价中的数学计算过程，所涉及到的数学方法主要是层次分析法中的层次结构理论、权重计算和评价指标计算。第一部分第十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期五二、GFS系统概述5.系统数据处理能力

层次模型层数最大为4层

单个目标元素下属元素个数为9个

分区数和计算单元（剖分单元）数不限

A层B层C层D层第一部分第十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期五二、GFS系统概述6.系统安装运行要求GFSGFS.EXE用户操作手册.DOCINPUTOUTPUTSAMPLEINOUT系统目录系统运行文件系统输入文件目录系统使用手册文件系统输出文件目录示例文件目录（1）GFS系统的文件和目录结构示例输出文件目录示例输入文件目录（2）运行方法将左图所示的所有目录和文件拷贝到目标硬盘根目录下，然后，运行GFS目录下的GFS.EXE即可，不用安装。

建议用户在运行本系统前，将计算机显示器的分辨率设定为1024×768或更高分辨率。

第一部分第十三页，共五十四页，编辑于2023年，星期五二、GFS系统概述7.GFS系统窗口结构

GFS系统主要通过可视化的窗口系统完成系统各项功能，主要出现的窗口有：

系统主窗口

警告信息窗口

打开文件窗口保存文件窗口

询问信息窗口信息提示窗口

结果显示窗口

第一部分第十四页，共五十四页，编辑于2023年，星期五7.系统窗口结构（1）系统主窗口

标题区菜单区显示区第十五页，共五十四页，编辑于2023年，星期五7.系统窗口结构（1）系统主窗口

菜单区构成及功能通过打开文件对话框输入层次结构数据信息

通过打开文件对话框输入计算区的分区和剖分信息通过打开文件对话框输入D层指标数据文件的索引文件屏幕显示用户输入的层次结构模型图完成平均随机一致性指标的计算，为判断矩阵一致性提供标准通过输入判断矩阵计算相应的权重，并存盘。计算地下水各功能项的评价指数，并存盘。退出功能评价系统，回到WINDOWS操作系统。第一部分第十六页，共五十四页，编辑于2023年，星期五7.系统窗口结构（2）警告信息窗口

警告信息窗口是用户在执行系统各项功能的过程中由于操作不当，使得系统无法完成任务时，弹出的信息窗口，提醒用户正确的操作方法。第一部分第十七页，共五十四页，编辑于2023年，星期五7.系统窗口结构（3）打开文件窗口

在执行系统各项功能的过程中，如果需要数据输入，则系统弹出打开文件窗口，系统将根据所需要的数据类型在窗口的顶端提示打开文件的类型。第一部分第十八页，共五十四页，编辑于2023年，星期五7.系统窗口结构（4）保存文件窗口

用户调用计算过程时，在计算完成后，系统将弹出保存文件窗口。第一部分第十九页，共五十四页，编辑于2023年，星期五7.系统窗口结构（5）询问信息窗口

用户在执行各项功能的过程中，需要用户做出选择或判断时，系统弹出的信息窗口。用户根据实际操作情况作出选择，系统将根据用户的选择决定下一步的运行过程。第二十页，共五十四页，编辑于2023年，星期五7.系统窗口结构（6）信息提示窗口

信息提示窗口是系统完成一项功能后，弹出窗口提示用户已经完成的工作。第一部分第二十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期五7.系统窗口结构（7）结果显示窗口

结果显示窗口是在用户完成数据输入或计算后，系统弹出窗口显示输入结果或计算结果。第一部分第二十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期五主要内容一、GFS系统操作手册使用说明二、GFS系统概述三、GFS系统输入文件格式及要求四、GFS系统操作方法五、GFS系统输出文件格式六、GFS系统操作演示第一部分第二十三页，共五十四页，编辑于2023年，星期五三、GFS系统输入文件格式及要求1.输入文件

运用GFS系统进行地下水功能评价指标计算时，需要用户提供必要的基础数据，这些数据均以纯文本格式的文件（*.TXT）形式提供给系统。输入文件包括：

层次结构输入文件分区及剖分信息输入文件第四层（D层）指标数据文件索引文件第四层（D层）指标数据文件判断矩阵输入文件第一部分第二十四页，共五十四页，编辑于2023年，星期五1.输入文件（1）层次结构输入文件层次结构输入文件为系统提供与层次模型结构相关的数据信息，包括，层次模型的层数、层次模型中所有元素的总个数、各元素的编码和各元素的名称。N1N2NO1

NAME1NO2

NAME2NO3

NAME3┇┇┇NON2

NAMEN2-----------为空格（空格数不限）N1---------为层次模型层数N2---------为层次模型中元素总个数Noi--------为第i个元素的编码Namei----为第i个元素的名称i=1，2，3…

…N2文件格式A层B层C层D层编码规则层次结构示例编码按顺序：自上而下由左至右4

341

系统11

资源功能12

生态功能13

地质环境功能111

资源占有性112

资源再生性113

资源调节性114

资源可用性121

植被环境维持性122

土地环境关联性131

地质环境稳定性132

地下水系统衰变性1111

补给资源占有率1112

储存资源占有率1113

可利用资源占有率1121

补储更新率1122

补给可用率1123

补采平衡率1124

降水补给率1131

水位变差补给比1132

水位变差开采比1133

水位变差降水比1141

可采资源模数1142

可用储量模数1143

资源质量指数1144

资源开采程度1211

天植变化与地下水关联度1212

绿洲变化与地下水关联度1221

土地盐渍化与地下水关联度1222

土地质量与地下水关联度1311

地面沉降与地下水关联度1312

海咸侵与地下水关联度1321

地下水质量与水位关联度1322

地下水补给变率与水位变差比输入文件示例第一部分第二十五页，共五十四页，编辑于2023年，星期五1.输入文件（2）分区及剖分信息输入文件分区及剖分信息输入文件为系统提供与计算区分区划分和单元剖分相关的数据信息，包括，分区数、单元数、各分区单元数、单元编号、单元中心点X、Y坐标值。Noi----为第i个单元的编号Xi-----为第i个单元中心横坐标Yi-----为第i个单元中心纵坐标文件格式ZoneNUnitNZoneN1UnitNZoneN2UnitN…No1X1Y1No2X2Y2No3X3Y3┇┇┇

共UnitN个共ZoneN个------------为空格（空格数不限）ZoneN

----为分区数UnitN

-----为剖分单元数Zone1UnitN、Zone2UnitN……分别为第一个分区剖分单元个数、第二个分区剖分单元个数……跨边界单元的归属面积优势的原则编号规则：分区编号按自上而下，由左至右的顺序进行；分区编号数值按1，2，3……的整数序列连续进行；

剖分单元按分区的顺序进行编号，即：先对第1参数区的单元编号，然后对第2参数区的单元编号，然后第3参数区、第4参数区等等；

剖分单元编号也按1，2，3……的整数序列顺序连续进行。计算区分区及剖分单元编号示例分区界线剖分单元界线分区编号剖分单元编号剖分单元中心剖分单元中心坐标3

20

8

6

61

10

402

20

403

10

304

20

305

10

206

20

207

10

108

20

109

30

4010

40

4011

30

3012

40

3013

30

2014

30

1015

50

4016

50

3017

40

2018

50

2019

40

1020

50

10输入文件示例第一部分第二十六页，共五十四页，编辑于2023年，星期五1.输入文件（3）第四层（D层）指标数据文件索引文件

在层次结构模型中，第四层（D层）元素的具体指标值是进行其它层次计算的数据基础，因此需要建立D层各元素的指标数据文件，假定文件名为：*1.TXT，*2.TXT，*3.TXT，……*n.TXT（n为D层元素个数）。在进行功能评价计算时，需要将这些文件的内容读入系统，如果都通过人机对话的方式输入比较繁杂，而且容易出错。

本系统要求用户建立一个索引文件，在该索引文件中按顺序保存有这些文件的存放路径和文件名。用户只需将索引文件输入系统，系统将按照索引文件所指示的路径分别读取这些文件。

输入文件示例d:\GFS\INPUT\d01.txtd:\GFS\INPUT\d02.txtd:\GFS\INPUT\d03.txtd:\GFS\INPUT\d04.txtd:\GFS\INPUT\d05.txtd:\GFS\INPUT\d06.txtd:\GFS\INPUT\d07.txtd:\GFS\INPUT\d08.txtd:\GFS\INPUT\d09.txtd:\GFS\INPUT\d10.txtd:\GFS\INPUT\d11.txtd:\GFS\INPUT\d12.txtd:\GFS\INPUT\d13.txtd:\GFS\INPUT\d14.txtd:\GFS\INPUT\d15.txtd:\GFS\INPUT\d16.txtd:\GFS\INPUT\d17.txtd:\GFS\INPUT\d18.txtd:\GFS\INPUT\d19.txtd:\GFS\INPUT\d20.txtd:\GFS\INPUT\d21.txtd:\GFS\INPUT\d22.txtX:\*\*\*1.TXTX:\*\*\*2.TXTX:\*\*\*3.TXT┇┇┇X:\*\*\*n.TXTX--------------------为硬盘符号*--------------------为通配符n

--------------------为D层元素数X:\*\*\*1.TXT----为D层左数第一个指标数据所在的路径X:\*\*\*2.TXT----为D层左数第二个指标数据所在的路径X:\*\*\*3.TXT----为D层左数第三个指标数据所在的路径文件中的路径自上而下必须与层次结构模型D层元素由左至右的顺序对应。文件格式第一部分第二十七页，共五十四页，编辑于2023年，星期五1.输入文件（4）第四层（D层）指标数据文件

D层指标数据文件，即前述索引文件中规定的文件（*1.TXT，*2.TXT，*3.TXT，……*n.TXT），为程序提供D层各元素在各剖分单元中的指标数据。

用户只需通过相关的编辑软件建立这些文件（D层有几个元素就需要建立几个文件）并按索引文件中指定的位置和文件名存盘即可，系统将按索引文件指示的路径自动读取数据。

共UnitN行No1XX1No2XX2No3XX3┇

┇文件格式------空格（数目不限制）Noi----第i个单元编号XXi----第i个单元指标（归一化数据）i=1，2，3，……，UnitNUnitN--剖分单元数！！由上至下必须按单元编号由小至大的顺序进行。

输入文件示例d01.txt1 1.002 0.803 0.904 0.785 0.986 0.757 0.858 0.709 0.6510 0.5511 0.6012 0.4813 0.5814 0.4715 0.3516 0.2617 0.4018 0.3819 0.1920 0.001 1.002 0.873 0.934 0.765 0.806 0.687 0.678 0.659 0.7210 0.5211 0.5712 0.4813 0.5014 0.4615 0.2716 0.1817 0.4018 0.1219 0.3520 0.00

1 0.882 0.783 0.904 0.765 1.006 0.807 0.848 0.709 0.6510 0.4611 0.6812 0.4213 0.6114 0.5715 0.2816 0.1517 0.4118 0.1019 0.3820 0.00

1 1.002 0.793 0.864 0.725 0.896 0.687 0.788 0.619 0.6310 0.4211 0.5912 0.3813 0.5214 0.4815 0.2816 0.2017 0.3518 0.2819 0.3020 0.00d02.txtd03.txtd04.txt示例中共有此类文件22个，详见《系统操作手册》的示例部分第一部分第二十八页，共五十四页，编辑于2023年，星期五判断矩阵数据文件为程序提供A、B、C三层各目标元素在各分区的判断矩阵。

构造判断矩阵的方法在《地下水功能评价技术要求》和《地下水功能评价工作细则》中都有详细介绍，这里仅介绍输入文件的格式和要求1.输入文件（5）判断矩阵输入文件

a111a112…a11i┇

┇

┇a1i1a1i2…a1ii

a211a212…a21i┇

┇

┇a2i1a2i2…a2ii┇

┇

┇b1111b1112…b111j┇

┇

┇b11j1b11j2…b11jj

b1211b1212…b121j┇

┇

┇b12j1b12j2…b12jj┇

┇

┇

b2111b2112…b211k┇

┇

┇b21k1b21k2…b21kk

b2211b2212…b221k┇

┇

┇b22k1b22k2…b22kk

┇

┇

┇┇

┇

┇文件格式A层元素在第1分区的判断矩阵，i为A层元素下属的B层元素的个数。A层元素在第2分区的判断矩阵，i为A层元素下属的B层元素的个数。

B层左数第1个元素在第1分区的判断矩阵，j为B层左数第1个元素下属C层元素的个数。B层左数第1个元素在第2分区的判断矩阵，j为B层左数第1个元素下属C层元素的个数。

B层左数第2个元素在第1分区的判断矩阵，k为B层左数第2个元素下属C层元素的个数。B层左数第2个元素在第2分区的判断矩阵，k为B层左数第2个元素下属C层元素的个数。

A层B层共有ZoneN个矩阵，ZoneN为计算区分区数┇

┇

┇共有ZoneN个矩阵，ZoneN为计算区分区数┇

┇

┇共有ZoneN×BN个矩阵，BN为B层元素个数┇

┇

┇共有ZoneN个矩阵ZoneN为计算区分区数┇

┇

┇C层各元素的判断矩阵依此类推D层元素不构造判断矩阵1410.2510.21511410.2510.21511410.2510.215114510.25130.2

0.20.3310.2

1551

14510.25130.2

0.20.3310.2

1551

14510.25130.2

0.20.3310.2

1551

输入文件示例A层目标元素（系统）在第1分区的判断矩阵

A层目标元素（系统）在第2分区的判断矩阵

A层目标元素（系统）在第3分区的判断矩阵

B层第一个目标元素（资源功能）在第1分区的判断矩阵

B层第一个目标元素（资源功能）在第2分区的判断矩阵

B层第一个目标元素（资源功能）在第3分区的判断矩阵

180.1251180.1251180.1251180.1251180.1251180.12511410.2510.21511410.2510.21511410.2510.2151输入文件示例示例中共有判断矩阵36个，详见《系统操作手册》的示例部分B层第二个目标元素（生态功能）在第1分区的判断矩阵

B层第二个目标元素（生态功能）在第2分区的判断矩阵

B层第二个目标元素（生态功能）在第2分区的判断矩阵

B层第三个目标元素（地质环境功能）在第1分区判断矩阵

B层第三个目标元素（地质环境功能）在第1分区判断矩阵

B层第三个目标元素（地质环境功能）在第1分区判断矩阵

C层第一个目标元素（资源占有性）在第1分区的判断矩阵

C层第一个目标元素（资源占有性）在第1分区的判断矩阵

C层第一个目标元素（资源占有性）在第1分区的判断矩阵

第一部分第二十九页，共五十四页，编辑于2023年，星期五2.TXT格式文件的生成

对于第四层（D层）指标数据文件可按照《地下水功能评价工作细则》中介绍的方法建立；对于其它输入文件可以通过以下途径编辑获得：①通过Windows系统提供的“记事本”功能，输入数据，数据之间以空格分离，编辑完成后存盘即可生成GFS系统要求的文本文件。一般Windows系统的“记事本”功能可在Windows开始菜单中“程序”菜单下的“附件”中找到。第一部分第三十页，共五十四页，编辑于2023年，星期五②在MicrosoftExcel中输入数据，并将文件存为文本格式。操作方法为：打开MicrosoftExcel，在表格中输入需要的数据，然后点击“文件”菜单选择“另存为…”，在弹出窗口底部的“保存类型”一栏选择“文本文件（制表符分隔）”，输入文件名，确定存盘即可。③在MicrosoftAccess中建立数据库，将需要的数据提取出来生成表格，然后选中要输出的表格，点击“文件”菜单选择“导出…”，在弹出窗口底部的“保存类型”一栏选择“文本文件”，输入文件名，确定存盘即可。2.TXT格式文件的生成

第一部分第三十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期五④利用GoldenSoftware公司的Surfer软件中的电子表格编辑功能，输入需要的数据，然后点击“File”菜单，选择“SaveAs…”，在弹出窗口底部的“保存类型”一栏选择“ASCIIData（*.txt）”，输入文件名，确定存盘即可。2.TXT格式文件的生成

第一部分第三十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期五为了便于管理、查询和修改数据输入文件，GFS系统要求，用户建立的各类数据输入文件必须存放在“GFS\INPUT”子目录下。3.输入数据文件存盘要求

重要提示：所有数据输入文件的格式必须要求建立，包括数据数量、编号规则、排列顺序等，否则系统将出现不可预料的错误。

第一部分第三十三页，共五十四页，编辑于2023年，星期五主要内容一、GFS系统操作手册使用说明二、GFS系统概述三、GFS系统输入文件格式及要求四、GFS系统操作方法五、GFS系统输出文件格式六、GFS系统操作演示第一部分第三十四页，共五十四页，编辑于2023年，星期五四、GFS系统操作方法1.进入系统

第一部分第三十五页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第三十六页，共五十四页，编辑于2023年，星期五系统主窗口点击【数据输入和显示】选择〖层次结构输入〗文件打开窗口取消取消输入确认窗口取消信息提示窗口确认打开模型层次结构显示窗口数据输入完成信息提示窗口确认修改数据输入文件信息提示取消四、GFS系统操作方法2.数据输入（1）层次结构输入

第一部分第三十七页，共五十四页，编辑于2023年，星期五【数据输入和显示】〖分区及剖分信息输入〗取消取消输入确认窗口取消信息提示窗口确认打开分区及剖分信息显示修改数据输入文件信息提示取消四、GFS系统操作方法2.数据输入（2）分区及剖分信息输入数据输入完成信息提示窗口确认系统主窗口文件打开窗口第一部分第三十八页，共五十四页，编辑于2023年，星期五点击【数据输入和显示】选择〖第四层……〗层次结构数据？打开索引文件显示窗口四、GFS系统操作方法2.数据输入（3）第四层(D层)指标数据文件索引文件输入否警告信息窗口是打开文件窗口取消输入确认窗口取消取消信息提示窗口确认修改数据输入文件信息提示取消数据输入完成信息提示窗口确认系统主窗口第一部分第三十九页，共五十四页，编辑于2023年，星期五四、GFS系统操作方法2.数据输入（4）权重计算

是否已读入层次结构数据和剖分信息数据？否

是第一部分第四十页，共五十四页，编辑于2023年，星期五四、GFS系统操作方法2.数据输入（4）权重计算

逐个判断各判断矩阵的一致性？否是第一部分第四十一页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第一部分四、GFS系统操作方法2.数据输入（4）权重计算

判断文件名是否存在？是否同时存盘进行新的权重计算第四十二页，共五十四页，编辑于2023年，星期五四、GFS系统操作方法3.功能评价指标计算

判断前3类基础数据是否读入内存？否可能出现7种情况是判断权重数据是否读入内存？第一部分第四十三页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第一部分四、GFS系统操作方法3.功能评价指标计算

判断前3类基础数据是否读入内存？是判断权重数据是否读入内存？否同时存盘第四十四页，共五十四页，编辑于2023年，星期五第一部分四、GFS系统操作方法4.系统辅助功能操作（1）层次结构显示操作

在完成〖层次结构输入〗过程后，用户可以随时调用层次结构显示功能模块查看输入的层次结构图。第四十五页，共五十四页，编辑于2023年，星期五四、GFS系统操作方法4.系统辅助功能操作（2）退出系统操作

进入GFS系统后，用户随时可以通过点击主窗口菜单栏的【退出系统】菜单或主窗口右上角的关闭按钮退出系统。

退出GFS系统返回WINDOWS系统直接退出GFS系统返回WINDOWS第一部分第四十六页，共五十四页，编辑于2023年，星期五主要内容一、GFS系统操作手册使用说明二、GFS系统概述三、GFS