基于金字塔模型的规则格网数据可视化交互编辑

分析了规则格网数据分块的原则和方法,提出了规则格网数据金字塔模型的构建方法;系统论述了基于金字塔模型的规则格网数据可视化编辑原理、方法和实现过程,特别对格网数据编辑结果向金字塔模型中其他数据层的传播进行了全面研究,编程实践了单点和区域两种方式对基于金字塔模型的规则格网数据的可视化交互编辑。     

基于金字塔模型的规则格网数据可视化交互编辑

分析了规则格网数据分块的原则和方法,提出了规则格网数据金字塔模型的构建方法;系统论述了基于金字塔模型的规则格网数据可视化编辑原理、方法和实现过程,特别对格网数据编辑结果向金字塔模型中其他数据层的传播进行了全面研究,编程实践了单点和区域两种方式对基于金字塔模型的规则格网数据的可视化交互编辑.     

地球剖分网格的地形量化模型

针对目前地形量化方法中,量化承载网格层级受限,且量化数据组织管理复杂的问题,提出了一种基于地球剖分网格的四边形网格的地形量化模型。该模型以GeoSOT地球剖分网格为支撑,通过GeoSOT网格编码实现了多层地形量化数据的关联、检索,为矢量数据和规则格网数据的量化处理、组织与存储以及量化数据聚合问题提供了方法。     

基于水文仿真模型与GIS的三维可视化在城市洪水演进中的模拟研究——以马鞍山为例

本文对城市三维可视化虚拟场景构建和洪水演进实时动态模拟及其实现方法进行研究。以洪水水文数学模型为核心计算方法,对系统构建过程中的关键技术进行了深入探讨和研究,构建了城市洪水演进和洪水淹没三维模拟系统。研究表明,三维可视化技术与水力学模型结合提高了模型计算结果的准确性和可视性,对于城市防洪决策及水利工程有重要意义。以安徽省马鞍山市为应用实例,实现了城市三维地形仿真场景模拟及洪水演进分析和三维模拟。     

基于Coons曲面的规则格网DEM表面模型

内插是数字高程模型的核心问题。目前的内插模型主要是由离散的格网数据构建的连续曲面,直接以点推面,可能存在较大的地形误差。本文建立的Coons曲面DEM表面模型,首先利用离散的格网数据构造与格网边界相对应的地形剖面曲线的拟合曲线,再基于拟合曲线构建DEM表面模型。实验表明：Coons曲面DEM表面模型是一种高精度的DEM表面模型,其地形模拟误差比直接基于格网数据建立的双线性内插、样条函数内插和移动曲面拟合法的误差都小,实际地形模拟误差与双线性模型相比减少15％-28％,且精度随着构建边界拟合曲线所用格网点的增多而逐渐提高。     

基于ArcGIS的洪水淹没分析模拟及可视化

基于数字高程模型(DEM)格网模型,通过改进迭代种子蔓延算法,实现给定水深情况下洪水淹没区的讣算模型,讨论洪水淹没演进过程可视化实现的关键技术,并使用ArcEngine开发包进行二次开发,以二维和二三维两种可视化方式,动态而形象地模拟在指定洪水水位下的洪水淹没演进过程.试验证明,所提出的实现方法切实有效,便于推广应用,为快速、准确及科学地进行洪灾评估洪水风险图的制作提供良好的基础,对洪涝灾害进行评估和预测分析具有重要意义.     

TIN向规则格网DEM转换的新算法

由TIN生成规则格网DEM是基于TIN的离散点数据栅格化的重要一步,在基于一种数学原理的基础上运用逆向思维提出了TIN向规则格网DEM转换的新算法,不用传统的分块和建立索引,而是通过逐个遍历三角形来判断格网节点位于哪一个三角形中并实现格网节点的插值。通过编程实现、测试该算法,证明它具有非常高的插值效率。     

利用洪涝模型进行城市内涝风险快速识别与预警

中国越来越多的城市面临暴雨内涝问题,如能提前发布内涝预警,可防患于未然。基于水力学的精细化洪涝模型可对城区暴雨、洪水在河道、地表、管网的流动过程进行全程模拟,获得地表内涝积水过程、范围、水深等信息,为实现内涝识别和预警提供数据支撑。在利用精细化洪涝模型构建暴雨-内涝情景库的基础上,提出了利用情景匹配模式针对预报降雨发布城市内涝预警的方法。城市地表复杂,排水设施数据质量参差不齐,采用多模式概化方法尽可能详细地刻画决定内涝模拟效果的局部微地形,地表模型与管网模型采用多种耦合方式,实现了城区内涝的精细化模拟,能够进行内涝风险的精准化快速识别。以中国北京市城区为例,通过城区精细化洪涝模型对多种降雨条件下的暴雨情景进行模拟与分析,构建了北京城区的暴雨-内涝情景库。以道路和桥区为重点关注对象,在暴雨预报之际,结合暴雨与情景库特征参数快速识别有内涝风险的道路、桥区及其他区域并依此进行内涝风险预警,可指导相关部门合理安排交通管制、有效部署排涝力量。     

基于栅格数据的溃坝洪水演进快速模拟

针对紧急条件下的溃坝洪水演进模拟实时要求高、灾情资料相对匮乏的问题,文章提出了一种基于栅格数据的水动力学溃坝洪水演进模拟算法。算法以栅格地形为基础,采用水动力学原理和GIS地形分析技术相结合的方法进行多次迭代计算。利用曼宁公式计算栅格单元间的流量,通过分析不同栅格单元洪水的流速特征,自适应计算迭代步长和计算次数,通过确定栅格间的洪水演进顺序,实现溃坝后洪水演进速度、淹没范围和水深的动态预估。选用安徽省王家坝蓄洪过程进行实验和对比验证。结果表明,该方法具有输入数据少、算法简单、计算速度快等特点,其模拟过程与历史灾情基本吻合,能够适应应急环境下的洪水演进模拟需要。     

基于弱对偶的平面三角形格网离散线转化生成算法

矢量数据是地球空间数据的重要组成部分,数据离散化是其与栅格数据进行同构处理的重要环节,其中离散线的生成是基本问题。针对三角形格网离散线生成算法的不足,提出了借助弱对偶六边形格网,建立等效三角形格网离散线数学模型,并通过降维方式求解的研究方法。首先,根据三角形格网与六边形格网之间的弱对偶关系,基于六边形格网建立等价的三角形格网离散线模型;然后,利用降维思想将二维离散线模型等价变换为一维闭合路径求解;最后,设计并实现了平面三角形格网离散线转化生成算法。将该算法分别与Freeman算法和全路径算法进行了对比实验,实验结果表明,该算法的运算效率可达同类算法的9～10倍,且效果更优,可应用于矢量数据的实时格网化、地形建模、空间分析、模拟仿真等领域,应用前景广阔。     

利用排水区间计算城市暴雨积水

提出了给定淹没水量条件下基于流域排水区间分布的城市暴雨积水过程计算模型。该模型针对城市暴雨积水过程的形成机理和特点提出了两个基本假设,以各积水淹没源的空间分布特征规律为依据将城市流域划分为若干个排水区间,并将排水区间作为积水淹没计算的基本单元。为了保证计算的效率,根据流域地形起伏分布状况,该模型将各个排水区间内的空间区域范围简化为一个规则几何体,并结合体积法和多种漫流计算思想模拟暴雨积水在各排水区间内部和淹没源点之间的漫延过程。实验结果表明,该模型高效、可行,对流域资料要求较低,在信息不完备条件下的城市暴雨积水模拟中具有一定的应用价值。     

基于镶嵌数据集的洪水演进动态模拟

为使洪水演进中计算得到的枯燥的水文数据变得直观形象,进一步丰富洪水演进可视化手段,以离散水深点数据为基础,采用两种空间插值方法,对比了不同插值方法所生成栅格的优劣,选用合适的插值方法创建水深栅格,并通过构建镶嵌数据集实现了洪水的动态演进和可视化,直观形象地模拟了洪水演进的过程,为防洪减灾决策提供技术支持。     

面向防汛应急的重庆市洼地积涝预测模型研究

针对重庆市城市防汛应急的需要,在传统内涝模型的基础上,结合GIS空间分析与可视化技术,建立了一个运算快、实时性强的洼地积涝分析预测模型.该模型首先利用空间分析方法建立数字高程模型、城市洼地模型等数据模型,然后采用数值计算方法构建降雨模型、汇水模型、排水模型等分析模型,最后预测出洼地的积水面积、深度等.采用重庆市主城区的...     

利用深度学习模型进行城市内涝影响分析

城市内涝是当前典型的一类城市自然灾害，影响着居民的生活质量。以城市内涝点作为研究对象，综合考虑内涝对城市居民工作和生活等方面造成的影响，筛选出与影响程度相关的21类空间数据。同时，基于深度学习原理构建栈式自编码神经网络模型，结合层次分析法获取的内涝点影响程度标签，剖析21类空间数据与内涝点对居民工作生活影响程度的关系，实现城市内涝对居民工作和生活影响的定量分析。实验表明，栈式自编码神经网络模型能准确地描述内涝点周围的系列空间数据与内涝影响程度之间的关系，可有效预测潜在内涝点对居民工作和生活的影响程度大小，可用于城市防洪排涝方案的制定和排水管网的优化设计。     

太湖流域洪涝灾害评估模型

在地理信息系统支持下建立了太湖流域DEM模型,并建立了全流域12类共24种土地利用类型、2194个圩区、1012个乡镇和94个报汛站点的空间数据库及属性数据库。在此基础上,根据实时报汛资料,通过插值得到各乡汛期圩外水位和降雨量。圩区采用排涝计算圩内内涝水量再与DEM叠加,非圩区用乡最高水位与DEM叠加,可获得全流域淹没水深栅格数据。统计不同乡镇、不同土地类型、不同淹没水深的淹没面积,并根据当年的社会经济数据,建立了太湖流域洪涝灾害损失评估模型。对1999年太湖流域洪涝灾害评估结果表明,模型具有一定的精度,可为流域防洪减灾决策提供依据。     

一种基于车辆轨迹数据的城市建成区边界识别方法

城市建成区边界是城市土地资源管理和城市扩张管理的重要依据。本文提出了基于出租车轨迹数据，利用多分辨率下规则格网对比分析法及Densi-Graph阈值确定法，来自动提取城市建成区边界的方法。试验采用北京市2008年出租车GPS轨迹点数据，依据该方法模型计算提取城市建成区并进行结果准确度评价，将提取结果与北京市2008年土地覆盖空间分布图进行比对，所提取建成区边界范围与城镇、建设用地区域范围基本相符；将提取结果与中国城市统计年鉴数据进行比对，该年鉴中给定2008年北京市建成区总面积为1 310.94 km²，本文方法提取建成区总面积约为1 077.33 km²，提取准确度约为82.18%，表明本文方法可以获得准确的建成区范围。     

济南城市防汛GIS研究

首先对济南城市防汛GIS系统进行了总体设计,给出了系统的数据库设计,并重点介绍积水模拟模型的输入输出设计,然后对组件技术、积水模拟模型等系统实现的关键技术进行了阐述,最后介绍了济南城市防汛GIS的特色功能模块。系统运行良好,为济南的城市防汛提供了科学决策的依据。     

面向道路积水动态可视化的多源数据集成方法

随着城市化进程的不断加快及暴雨等极端天气的时有发生,道路积水问题愈发严重,影响了市民的出行和城市正常运行,因此有必要对道路积水信息进行动态可视化,而数据的集成与管理是从多源数据到道路积水信息的关键一环。为了更加直接有效地表达道路积水信息,提出了面向城市内涝动态预警可视化的多源时空数据集成与管理方法,构建了道路积水时空数据模型,探讨了积水数据与道路数据的匹配方法,并设计了面向道路积水动态预警的原型系统,实现了道路积水深度的提取与发布。以南京市主城区某区域对该方法进行了实验案例分析,实验结果表明,提出的数据集成与管理方法在进行道路积水可视化时具有一定的可行性。     

基于正六边形格网的最短路径算法

本文在分析了现有算法的一些不足之处的基础上,结合正六边形的特点及水流扩散思想,提出了基于正六边形格网的最短路径分析算法。该算法在最短路径搜索过程中,对同一正六边形格网而言,它至起点的累计代价值,不需要进行数据比较和修正。与经典的Dijikstra算法相比,该算法大大节约了搜索的时间。     

六边形格网的快速傅里叶变换

全球离散格网系统是支持多源地球空间数据融合处理的新型数据模型,傅里叶变换是联系其空域与频域的纽带,对以格网系统为框架的遥感图像的增强具有重要意义。根据三孔六边形格网剖分方案,设计了一种规则六边形格网单元组合结构,并将该结构空间域的二维离散傅里叶变换转化为可以用蝶形算法加速的标准一维变换。采用遥感影像进行实验验证,结果表明本文提出的快速傅里叶变换算法正确、高效,其复杂度为N log2N。随着数据量增大,效率以指数函数形式提高。