2016年我国启动了国家重点研发计划项目“全空间信息系统与智能设施管理”项目。项目尝试突破传统GIS以地图为模板的间接建模方法,改用多粒度时空对象来直接描述从微观到宏观的现实世界。与传统GIS主要利用“空间+几何+属性”进行要素表达不同,多粒度时空对象建模通过8个表达元素(时空参照、时空位置、空间形态、属性特征、组成结构、行为能力、认知能力)和5个操作集合(构造和析构、分解和组合、转化和演化、关系动态、学习和决策)加以实现。建模原理和方法的改变使得现有基于GIS的地理现象/地理过程描述以及据此所发展的系列地理模型需要通过适当的转换和重构才可以应用于全空间信息系统。选取具有典型性和代表性的地理模型对其进行多粒度时空对象建模,并探究地理模型改造与重构过程中的关键技术方法对验证多粒度时空对象建模理论的有效性,提升其对复杂地理过程建模与分析的适用性均有很好的借鉴意义。流域水文模型涉及多种地理对象的演化以及复杂的相互作用关系,是进行多粒度时空对象建模的理想样本。传统的流域水文模型以过程模型为主,大多未对流域中水文过程的各类对象进行对象化建模。近年来虽发展了部分面向对象的水文模型,但主要从计算机面向对象的建模视角加以构造,未能从地理场景对象建模视角进行模型构建。本文以新安江流域水文模型为例,基于多粒度时空对象描述框架研究了流域水文的表达模式,建立以知识为基础的水文过程对象粒度层级与分类体系。从场景学的视角出发,抽象概括流域水文要素,进行了基于多粒度时空对象的新安江流域水文模型重构,构造了对流域连续流量过程的模拟和离散状态推断实验,验证了多粒度时空对象建模理论在对象建模和地理模型改造的适用性、正确性和有效性。论文主要内容与成果如下:(1)论文应用多粒度时空对象方法,基于地理场景学理论,构建了以大气水、地表水、壤中流以及地下水为要素的水文过程场景,并根据水文过程演化规律和逻辑关系建立了流域水文对象的粒度层级,实现了流域水文过程的演化与转化操作的表达。(2)论文通过将流域抽象为蒸发面、产流面、汇流面的多粒度时空对象形式,实现了流域水文的形式化表达与运算,完成了基于多粒度时空对象的新安江水文模型建模方法的研究,通过状态更新方法的引入实现了流域水文多粒度时空对象的演化与转化操作的表达。(3)论文设计了基于对象化的新安江水文模型的连续流量模拟,实现了模型对于流域总流量的计算,同时设计了基于贝叶斯网络的离散状态推断实验,实现了流域对象经离散化解析后的状态演化推断,并完成了流域流量的预测。