人与自然的和谐发展是当今社会经济发展的科学发展观。人水和谐的治水新理念正是落实这种科学发展观的具体体现。随着经济社会的持续发展,全国不少地区对长江流域内水资源可持续利用的要求越来越高,而长江仍然面临着洪水、干旱、水污染、水环境恶化、水土流失等突出问题,已经对长江的健康产生影响。同时流域水资源开发利用与生态环境保护的矛盾也越来越突出,保护和管理好长江,需要强有力的科学和技术手段。因此,建立长江流域整体数字模型系统,定量监测、模拟、分析和预测长江流域水循环和水沙循环过程,分析人类活动对水沙循环的影响；监测、分析和预报流域从降雨、产汇流到洪水演进过程、泥沙运移、长江水系水质变化、流域生态与环境状况及水土资源开发利用等长江健康状况,为流域综合管理中的水资源评价、水资源开发利用规划、水土保持规划、经济发展规划、生态与环境建设规划和用水政策制定提供科学决策的依据,具有重大的现实意义。本文从流域综合管理的需求出发,通过全面系统的分析,提出了长江流域整体数字模型的概念及基本框架体系；同时对整体模型的关键技术“基于遥感的模型参数提取技术”和互操作平台进行了研究；在整体模型框架的基础上,针对某个典型区域进行了示范研究,为整体数字模型的全面建设打下坚实的基础,为长江流域综合治理和开发提供决策支持。论文的研究工作和创新主要体现在以下几个方面：首次提出了长江流域整体数字模型的概念,对长江流域整体数字模型框架结构进行了设计。研究和探讨了长江流域整体模型背景,提出了长江流域整体数字模型的概念,对整体数字模型的总体结构进行了设计,对长江流域整体数字模型进行了需求分析,明确提出了长江流域整体数字模型的框架体系构建,为长江流域整体数字模型的构建提供了指导思想。研究了长江流域整体数字模型的互操作平台和接口技术。在介绍GIS互操作的基础上,分析了长江流域整体数字模型的互操作属性,从软件技术方面对整体数字模型进行了定义。接着对整体数字模型中将要用到的两个关键技术WebService和SOA进行了描述。根据整体数字模型的特点,提出了在整体数字模型构建过程中的几种服务链模式：透明链、半透明连和不透明链。根据互操作的介绍,结合本系统的特点,选用了长江流域整体数字模型示范系统中的污染扩散模型为例,对接口说明进行举例分析。对漳河灌区的土壤水分和ASAR影像进行了相关性分析,建立了相关性模型,对灌区的土壤水分进行了监测。从简介基于遥感图像的流域模型参数提取方法入手,研究了利用ASAR影像提取土壤水分的方法,根据ASAR卫星影像的特点,选用适当的算法,在地面实际采样数据的支持下,对漳河灌区的土壤水分和ASAR影像进行了相关性分析,建立了ASAR土壤水分反演模型,并利用此模型对灌区土壤水分进行了监测。建立了三峡库区突发性水污染应急响应示范系统。在前面研究成果的基础上,针对整体模型建立的具体技术问题,分析了建模环境和建模方法,在此基础上,就三峡库区突发性水污染应急响应进行了整体模型的示范应用,实现了三维场景下水动力学模型和污染物扩散模型的集成,开发了模型与模型、模型与系统的无缝接口,采用了LOD技术和多级纹理技术,实现了三维场景中大量三维数据的快速浏览,对以上的建模方法进行了验证。结果表明,整体数字模型的思路是先进的、可行的。