城区内涝淹没模拟算法

针对城区内涝淹没范围和水深模拟问题,该文提出了一种基于约束Delaunay不规则三角网与三棱柱的城区内涝淹没模拟算法。该算法以沿地面三角形的顶点垂直向上引垂线形成的三棱柱为计算单元,通过"等体积"的方法,建立时间序列切片下的淹没水深和积水量的关系,据此实现淹没范围和水深模拟。以北京师范大学(简称"北师大")主校区为例,对单汇水区的水面高程上升模拟结果与实际观测值进行对比,基本吻合;并与传统栅格DEM的淹没效果进行了对比,表明该算法正确有效。     

激光点云数据的输电通道淹没分析

针对从数字高程模型(DEM)数据中提取有源淹没范围的算法实现中,种子蔓延算法的递归深度太深,在给定洪水水位条件下容易堆栈溢出的缺点.该文提出了两次遍历的实现方法解决了上述问题.利用直升机激光三维扫描技术获取到输电线路的点云数据,经过点云预处理、分离地面点、栅格化处理等操作,得到了高精度DEM数据.利用DEM数据的特点,通过ArcGIS Engine建立了快速、高效的洪水淹没深度识别模型和有源淹没范围提取模型.可用于模拟重现淹没范围,为分析输电线路灾情特征、制定应急处置方案提供决策支持.     

一种面向海量数字高程模型数据的洪水淹没区快速生成算法

常见种子点填充算法在实现DEM数据下的洪水淹没区生成时,具有难以处理大数据量以及过多的递归计算易导致算法效率较低等缺点。针对此问题,本文提出一种面向海量DEM数据的洪水淹没区生成算法分块压缩追踪法,该算法采用条带分块和实时栅格压缩存储技术,以解决海量地形数据下的淹没分析计算问题。最后,通过将本算法与常见种子点填充算法和分块种子点填充算法进行了对比测试,实验结果表明本算法不仅较好地解决了海量DEM数据下的洪水淹没区生成问题,与常规种子点填充算法和分块种子点填充算法相比亦具有较高的计算效率。     

基于OpenMP的海量DEM快速并行裁切算法

为了提高海量DEM的裁切效率,且充分利用现有的多核CPU计算资源,提出一种基于OpenMP框架的快速并行裁切算法,并对其性能进行实例验证.通过对规则和不规则DEM数据用不规则矢量范围线裁切的任务进行分解,设计了相应的并行程序,将遍历点与矢量范围线的空间关系及DEM内插的过程进行并行化计算,缩短了计算时间.算法在实际生产...     

SRTM(1″)DEM在流域水文分析中的适用性研究

高精度的数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据是流域水文分析应用的基础。美国地质调查局新发布了全球高分辨率数字高程数据产品,其空间分辨率为1″(约为30 m)。为评价该数据在流域水文分析中的适用性,以鹤壁汤河流域为实验区,以机载LiDAR DEM数据为参考,统计了SRTM(1″)数据的高程误差,分析了坡度、坡向、地表覆盖等对误差的影响;在基于地形的水文分析中,统计分析了SRTM(1″)数据误差对地形湿度指数、坡度坡长因子以及汇流动力指数等地形指数计算的影响;最后选取流域汇水区面积、最长水流路径长度、形状系数、弯曲度系数等流域特征参数对两种DEM数据提取结果进行了对比。研究表明SRTM(1″)DEM数据具有较高的精度,原始数据均方根误差为5.98 m,在消除平面位移误差后减小为4.32 m。基于地形的水文分析表明SRTM DEM与LiDAR DEM计算结果具有一定的差异,地形湿度指数平均值略高,坡度坡长因子和汇流动力指数平均值偏低,离散度偏小,这与SRTM DEM在微地貌以及高坡度地形区存在失真相关。两种DEM数据提取流域特征参数差异较小。上述研究表明SRTM DEM(1″)数据在流域水文分析中具有较大的应用潜力。     

基于ArcGIS的流域水文特征分析方法研究

随着GIS技术的不断发展和DEM的广泛应用,基于DEM的流域水文特征分析研究受到越来越多的关注。目前,基于格网DEM的水流方向算法,会因为地形的局限,无法准确地进行模拟分流,水流方向也不符合实际流向。本文分析了几种基于DEM的水流方向算法,以格网点为中心建立3×3窗口的局部趋势面,计算出研究区内的曲率,分析区域内的水流聚合度和发散性随着曲率的变化情况,最后根据水流方向算法提取河网。     

基于DEM的水系自动提取算法研究

基于数字高程模型（DEM）的水文信息自动提取,是进行水文模型研究的重要组成部分,利用 DEM数据进行快速而正确的提取信息将大大提高水文模型的应用效率,为更好地完成水文、地质分析提供保证。对利用DEM获取水文信息的洼地填充算法、水流方向计算算法进行分析研究,并通过编程加以实现,最后将水系提取进行了测试,与ARCGIS中的实现结果对比,结果较一致、实现效率较高。     

洪水淹没分析中的自适应逐点水位修正算法

洪涝灾害损失评估是防洪减灾科学决策的基础,其中洪水淹没分析是准确提取洪水淹没范围、水深及历时等灾情信息的关键。洪水淹没分析主要采用数字高程模型数据,由于DEM的格网分辨率与高程精度有限,常出现异常的洼地或平地,导致难以可靠地计算每个格网点处的流向,而传统方法采用统一高程的洼地填平处理又使得容易出现洪水演进过程中复杂起伏地形水面爬坡以及平坦地形水位断流的问题,为此提出顾及流速和淹没时间的自适应逐点水位修正算法,即在DEM坡面流模拟的基础上,根据洪水水流特性、地形、边界变化、水流速度、水深变化以及淹没点的淹没时间,计算水位修正值,对洪水演进过程中每个格网点的水位进行修正,采用多种地貌类型的DEM数据进行试验,证明洪水演进的淹没范围、水深及历时的实时计算结果准确可靠,可为快速评估灾害损失与防洪决策服务提供更为科学的依据。     

TIN-DEM与Hc-DEM插值方法比较分析

以研究区域水系流域为例,利用多种比例尺,采用不同分辨率的地形图,将Hc-DEM算法创建的DEM与基于TIN方法创建的DEM进行对比分析,并对基于这两种DEM的派生水系进行比较分析,从而反映两种DEM的质量和精度。通过比较分析得出,TIN-DEM插值方法提取结果易产生平行梳状水系,分辨率越低,这种现象就越显著;Hc-DEM插值方法能更有效、更准确地提取地形因子和水文特征因子。而TINDEM插值方法在河流信息缺失的情况下占有首选优势。     

适用于大河流域的栅格DEM洼地填充算法

针对地势平坦且空间范围较大的流域水系自动提取任务中,采用常规的洼地填充算法难以提取出完整水系,形成大量"断头河"的问题,提出了一种能够导出整个数字高程模型(DEM)所有像元被淹没的次序表的方法,由该次序表构成的矩阵代替原有DEM来实现流向的计算,进而提取出累积流向及分级河道。经用覆盖中心流域的高精度DEM以及覆盖黄河和长江等大型流域的DEM来测试,结果表明:用其他算法提取结果均发生了"断头河"错误,而该方法则能提取出完整的水系。这种方法能正确实施洼地填充和像元填平处理,可以适应于任意规模和精度的DEM填洼问题,具有较强的鲁棒性,克服了以往算法难以处理大河流域DEM洼地填充的不足。     

增量法地形可视计算与分析

DEM在表达地形时具有水平等距网格和垂直高差的特点,根据DEM表达地形的特点,利用双增量地形可视计算方法,以水平方向矢量叉乘增量计算来判断点的可视性,采用垂直方向高程增量的谷地凹处盲区测试,根据地形高程的变化来消除不可视点,该算法思路清晰、计算复杂度低。同时重点分析该算法在地形的部分区域和不同特征地形上的特点,指出该算法在起伏山地和沟谷地形中的优势;横向上与ArcGIS功能模块进行比较,可视计算速度大大提高。     

伪卫星独立组网布站优化设计

本文针对伪卫星独立组网站址设计遍历搜索算法计算量过大的问题,梳理了顾及地形条件的伪卫星布站设计实施方案。采用逐点外推DEM格网可视域分析方法,避免了交叉点的重复计算问题。采用基于优选基础构型的分区搜索方法,避免了大量无效计算点。实际计算表明,分区搜索结合金字塔策略可以使计算量降低为原有计算量的8.43×10~(-7)%。     

Cartosat-1 derived DEM (CartoDEM) towards Parameter Estimation of Microwatersheds and Comparison with ALTM DEM

Hydrologic analysis of microwatersheds is essential for water resources planning at large scale. Space based input for decentralized planning at panchayat level use high resolution DEM. Drainage and slope play important role in planning and Digital Elevations Models (DEM) are widely being used for estimation of hydrologic parameters which are useful as input for hydrologic models. The estimates vary as per resolution and type of DEM. This paper evaluates the suitability of DEM derived through Cartosat-1 satellite stereo data(CartoDEM) for hydrologic parameter estimation of microwatersheds and compares the results with Airborne Laser Terrain Mapper (ALTM) based DEM data. Comparison is based on the hydrologic parameters delineated in Geographical Information System. Microwatersheds are delineated and drainage length extracted using two different cell sizes for both DEMs. Correctness Index, Figure of Merit, visual comparison, Percent within buffer and Junction comparison method, compared extracted river network. Average watershed slope is calculated using three different methods. CartoDEM derived drainage is comparable with ALTM derived drainage. There is high correlation between Carto5 and Caro10 DEMs in terms of drainage delineation and slope calculation. Average watershed slope vary as per calculation methods but average channel slope value (S3) although less, is comparable across DEMs.     

基于四叉树的LOD地形简化及几何变形纠正

论述了一种基于四叉树结构LOD地形快速简化及几何变形纠正方法。通过建立四叉树结构将地形划分为规则的多个小块,利用一个递归过程遍历四叉树结构。在判断过程中本文将地形粗糙度因素加入到节点评价系统当中,有效地实现了地形的简化。对漫游过程中出现的几何变形现象引入一个混合因子到节点评价系统中,较好地解决了几何变形问题。为了更真实地反映地物地貌,本文将具有较高分辨率的航空影像叠加到DEM地形模型上,取得了较好的效果。     

一种改进的快速最小高差DEM匹配方法

利用最小高差(LZD)法进行DEM匹配时,当待匹配DEM的分辨率比参考DEM高时,确定的同名点中存在冗余,将导致计算冗余和效率降低。为解决上述问题,对LZD法确定同名点的模型进行改化,提出一种改进的基于最小高差原理的快速DEM匹配方法。该方法根据参考DEM的格网点确定同名点以避免冗余,并通过近似确定同名点及其高差,有效简化了计算过程。实验结果表明,该方法在保证较高的收敛速度和匹配精度的基础上,可有效提高计算效率,且计算效率不随待匹配DEM分辨率提高而降低,DEM间分辨率差异越大,方法的优势越明显。     

一种求解分布式目标通道最优极化的快速算法

针对现有分布式目标通道最优极化算法存在运算量偏大等问题,以算法的实用性为目的,在理论分析的基础上提出一种求解分布式目标通道最优极化的快速算法.首先将任意通道下的天线接收功率模型统一为同极化通道下的天线接收功率拓展模型,然后对该拓展模型进行变换极化基处理,在此基础上理论确定目标最优极化在(r,θ)平面上的位置区间,从而为简化目标最优极化求解或预判目标最优极化位置等提供理论支撑.为获取目标最优极化,采用区间二分法在目标最优极化位置区间内迭代搜索.通过对比实验对算法运算速度和实现方面予以验证.

Abstract：

Aiming at the large mount of calculation of the traditional algorithms for polarimetric power optimization of random target in arbitrary channel, a fast algorithm is proposed in this article. Firstly, the function of received power in arbitrary channel is unified as the form of copolar power. Then based on the change of polarimetric basis,the copotar power is analyzed theoretically to obtain the minimum interval of target optimal polarization state in (r,θ)plane, which provides theoretic support for simplifying the process of obtaining optimal polarization states or anticipating their positions. In order to obtain optimal polarization states, the interval dichotomy is used to search in the minimum interval of target optimal polarization state, The experiment results have demonstrated that the proposed algorithm has better performance than the Lagrange multiplier method or the method of traversal search in algorithmic realization and computational speed.     

流域地形自动分割研究

本文提供了基于栅格数字高程模型（ＤＥＭ）提取流域空间结构,进行流域自动分割的技术方法。该方法包括地貌形态结构定义、流域结构定义和算法设计３个部分。基于本文设计的算法,可以从ＤＥＭ提取完整的汇流网络和分水线网络,两者组成的多边形集把流域分割成具有拓扑结构的多个子汇流区,这个子汇流区集作为存贮流域信息的基本地貌单元,是流域信息进入地学数据库的框架,也是进行空间分布式机理──过程流域分析模型的基础。并以山西离石黄土丘陵沟壑区的王家沟流域为试验区,获得了较为满意的结果。     

地形分析中栅格中间层构建的尺度适应性

栅格中间层是指在地形分析中由DEM、DSM、矢量数据等原始数据,经过一系列栅格运算获取且可以重用的基础栅格层。本文系统研究了栅格中间层构建的尺度适应性,定义了范围、比例尺、分辨率和分析4种尺度,并确定了范围、比例尺和分辨率尺度的确定原则;特别对于分析尺度,通过地貌因子计算进行了切线、剖面曲率栅格层分析尺度适宜性试验,分析了曲率计算中适宜的算法和分析尺度,保证了地形基础因子栅格中间层具有满足分析要求的数值精度和匹配地形起伏的形态精度。     

基于多方向剖面线Douglas-Pucker算法简化的DEM综合方法

文中提出一种基于多方向剖面线Douglas-Pucker(DP)算法简化的数字高程模型(DEM)综合方法,首先通过一定角度间隔旋转DEM,获得不同方向的剖面线;然后通过剖面线DP算法的简化获得特征;在此基础上,通过抑制局部极值,融合多方向的特征点,同时消除冗余;最后利用这些点构建三角网,再内插成规则DEM获得保持特征的DEM综合结果。利用两组2m格网的DEM数据进行实验,通过结果的定量和定性分析可以发现,文中方法比传统两个方向的简化方法可以获得更高精度的综合结果。