一种单机多屏的时序三维地理场景同步可视化系统

三维地理场景的可视化是虚拟地理环境研究中展示各类复杂地学过程与现象的重要技术。目前,现实中地理场景大多具有复杂度高、规模大、交互性强等特点, 故采用传统的单个计算机单屏显示方式, 已无法满足用户对沉浸感、大视野、高分辨率的可视化应用需求, 而多屏显示技术是一个解决该问题的有效途径。本文以福建长汀县水土流失治理过程中植被覆盖变化为例, 开展了时序三维地理场景的单机多屏同步可视化技术和漫游系统研究。提出了系统的软件架构和开发流程, 并引入多线程同步机制, 实现了三视图场景的构建、三屏同步显示、三屏同步路径漫游、矢量图的差异符号化和三维场景实景图片嵌入播放等技术, 设计并实现了一个以单个计算机控制三个显示屏幕的时序同步可视化漫游系统。采用3 个时相的彩色遥感卫星影像,叠加数字高程模型形成反映不同时期水土流失程度变化的三维地理场景, 在水土流失治理过程成果展示中得到了应用。系统除了三维场景沉浸感强、震撼力大之外, 还具有动态变化、信息量大、表现力强等特点, 在地理场景动态可视化方面有独特的应用前景。     

防洪推演三维可视化关键技术研究

以三维可视化为技术要点,集成三维地理信息系统(3DGIS)、摄影测量与遥感(RS)、空间数据库(SpatialDB)、计算机网络(Network)、三维建模(3DModel)、虚拟现实(VR)等先进信息技术,建设防洪推演三维可视化模拟系统,实现防洪推演的全面交互式三维可视化。系统真实展示防洪调度三维景观,并基于三维场景实现防洪调度信息的综合管理和查询分析,同时在三维可视化环境下提供灾害评估、洪水淹没分析、防洪推演、三维交互化展示等,为防洪调度决策提供支持。     

信息城市中虚拟可视化的研究

信息城市作为数字地球的主要组成部分与核心问题,已受到世人越来越多的关注,成为当前的研究热点。本文以长春净月潭旅游经济开发区为研究区域,探讨虚拟现实技术与地理信息系统技术相结合的VR-GIS技术,建立虚拟仿真环境,实现研究区三维动态可视化显示,为城市环境规划、交通旅游提供全新的技术支持。     

长江葛州坝库区及邻近三维有限元计算与解释

本文介绍了研究地区所选用的三维应力场有限元法计算的力学模型、单元和块体的划分及其介质参数的确定;从三维位移和应力数值解中获得,位移和应力最大值不是处于库区中心部位,而是在它的附近;库区及其边缘上层区域呈现压应力为主,外围与底层拉应力占优势,其间,深在3—5公里间有一层水平位移和应力为零的转换带。认为这一层面与诱发水库地震有关。     

地质大数据可视化关键技术探讨

详述了地质大数据可视化的研究内容,从应用角度可将其分为:表达三维可视化、分析三维可视化、过程三维可视化、设计三维可视化和决策三维可视化5类。针对地质大数据这5类可视化中涉及到的几方面关键技术进行了深入探讨,包括:地质体三维可视化动态精细建模技术;基于CUDA+GPU集群的地质体属性场数据并行可视化技术;针对地质大数据的可视化分析技术;基于地质大数据的虚拟现实和增强现实技术等。对这几方面关键技术的现状、技术路线以及实现效果进行了论述和展示。      

基于GIS和USLE的东圳库区土壤侵蚀量预测研究

运用GIS、遥感技术与USLE模型相结合预测东圳库区流域土壤侵蚀量,利用GIS平台建立东圳库区基础地理数据库,以10×10m为栅格单元对库区进行离散化,在GIS空间分析功能支持下,结合USLE土壤侵蚀预测模型,根据合适的USLE因子算法生成栅格图层,通过图层运算,预测了东圳库区土壤侵蚀量,进而标识库区土壤侵蚀严重区域,为库区非点源污染控制及水土流失治理提供定量依据,并通过建立实用的泥沙输移比模型结合水文监测数据,对预测结果进行验证。根据USLE方程,采用改进后的SDR方程,预测的渡里流域年输沙量与流域实际监测得到的年输沙量仅相差14.08%,说明本文采用USLE方程模拟流域土壤侵蚀结果可信,可定量评价、拟定水土保持措施方案。     

一种三维模型的压平冗余简化方法

随着倾斜摄影测量三维建模技术的飞速发展及广泛应用,通常以倾斜摄影测量三维模型为基础,并在基础模型场景中融合其他不同数据类型的模型,如建筑信息模型。在倾斜摄影测量三维模型场景中直接添加其他模型会发生模型的混叠,导致拓扑错误并影响可视化效果。针对在同一地理空间范围内多类型三维模型同时加载出现的模型混叠问题,本文提出一种三维模型压平方法,通过对选定区域内三维模型格网进行投影变换,将模型映射到二维平面实现模型的消减,避免出现模型混叠;同时,为减轻系统在多类型三维模型场景中的渲染压力,提出一种投影平面栅格划分简化算法。结果表明,在保持压平可视化精度和效果的同时,实现了对压平区域倾斜摄影测量三维模型高度简化,加速了具有三维模型压平区域的场景渲染速度。     

汀溪水库三维防洪调度管理信息系统研发

水库防洪调度是一个非常复杂的过程。水库防洪调度的信息化主要是借助测量、遥测、遥感(RS)、地理信息系统(G IS)、全球定位系统(GPS)等手段采集基础数据,构建数字化水库防洪数据管理平台和水库虚拟三维环境。在该平台和环境中,以系统软件和数学模型对水库流域的水雨情及洪水的调度方案进行模拟、分析和研究,提供决策支持,从而增强防洪调度决策的科学性和预见性。实践表明,通过RS、GIS技术建立的水库三维防洪调度系统能够为水库管理者提供水库防洪调度方案制定与分析、防洪调度决策等方面的强有力的、科学的辅助支持。本文结合厦门"汀溪水库三维防洪调度系统"的实际研发,探讨了RS和GIS技术在水库防洪调度中的应用。     

古田水口库区ML4.8地震成因探讨

介绍水口库区地震地质构造特征与地震活动特点,重点分析2008年3月6日古田4.8级地震序列以及震时福建地区应力场特征。分析认为：1) 2008年3月水口库区处于明显的应力积累区域;2）古田4.8级地震为构造型水库地震, NE向湾口断裂（F2）是可能的发震构造之一;3）水口水库前两次4级地震发震时间相隔近12年,表明水库水位的升降与发震之间的相关性并不明显,区域构造应力的变化是导致水口库区地震的决定因素。     

基于OpenGL的3维虚拟林相研究

本文介绍了研发虚拟林相三维可视化系统的技术流程与实现方法,该系统研发基于目前较流行的以Visual Studio C 开发组件调用OpenGL三维图形库的方法,自主研发出虚拟林相三维可视化系统.该系统按三角带组织DEM数据并读入VC,采用LOD、四叉树技术自主研发了标准真实DEM数据构建三维地形的导入引擎,实现了地形可视化以及一些基本功能.为还原真实的地形地貌,应用OpenGL中的纹理映射、光照、场景分割、反走样、八叉树、雾化等三维可视化特性,增强了三维可视化效果.     

Soil erosion calculation in the hydro-fluctuation belt by adding water erosivity factor in the USLE model

Soils in the hydro-fluctuation belts of the reservoirs are most highly influenced by the special hydro-conditions and reservoir operation, leading to unique soil erosion process and largely accelerate soil erosion intensity. The present study aimed to estimate soil erosion rate in the hydro-fluctuation belt of the Pubugou Reservoir, Southwest China, based on the framework of Universal Soil Loss Equation(USLE).An attempt has been made to modify the original USLE by including the reservoir water erosivity(W), a new factor into the model. Soil erosion rate from different land use types were quantitatively estimated,using the USLE and the modified USLE respectively.Field observation showed that soil erosion rate in dry farmland, bare land and grassland was 4700, 44600 and 5050 t/km2, respectively. The erosion rate assessed by the modified USLE was closely related to that recorded from the field monitoring data. The findings of this study clearly highlight the importance of inclusion of the W factor to the original USLE model while assessing soil erosion in the reservoir hydro-fluctuation belt.     

Integrating multisource RS data and GIS techniques to assist the evaluation of resource-environment carrying capacity in karst mountainous area

The karst mountainous area is an ecologically fragile region with prominent humanland contradictions. The resource-environment carrying capacity(RECC) of this region needs to be further clarified. The development of remote sensing(RS) and geographic information system(GIS) provides data sources and processing platform for RECC monitoring. This study analyzed and established the evaluation index system of RECC by considering particularity in the karst mountainous area of Southwest China; processed multisource RS data(Sentinel-2, Aster-DEM and Landsat-8) to extract the spatial distributions of nine key indexes by GIS techniques(information classification, overlay analysis and raster calculation); proposed the methods of index integration and fuzzy comprehensive evaluation of the RECC by GIS; and took a typical area, Guangnan County in Yunnan Province of China, as an experimental area to explore the effectiveness of the indexes and methods. The results showed that:(1) The important indexes affecting the RECC of karst mountainous area are water resources, tourism resources, position resources, geographical environment and soil erosion environment.(2) Data on cultivated land, construction land, minerals, transportation, water conservancy, ecosystem services, topography, soil erosion and rocky desertification can be obtained from RS data. GIS techniques integrate the information into the RECC results. The data extraction and processing methods are feasible on evaluating RECC.(3) The RECC of Guangnan County was in the mid-carrying level in 2018. The midcarrying and low-carrying levels were the main types, accounting for more than 80.00% of the total study area. The areas with high carrying capacity were mainly distributed in the northern regions of the northwest-southeast line of the county, and other areas have a low carrying capacity comparatively. The coordination between regional resource-environment status and socioeconomic development is the key to improve RECC. This study explores the evaluation index system of RECC in karst mountainous area and the application of multisource RS data and GIS techniques in the comprehensive evaluation. The methods can be applied in related fields to provide suggestions for data/information extraction and integration, and sustainable development.     

开发建设对敖江水质浊度影响的遥感监测

本文通过2007、2013和2016年3个时相的遥感影像,反演提取水体浊度信息,从较为宏观的角度分析了敖江流域大面积开发建设所引发的水土流失对敖江水质的影响。研究表明,2007年12月,敖江流域尚未有大面积开发,沿岸植被覆盖良好,江水浊度较低,平均约为23 NTU,分布比较均匀;2013年3月,敖江贵安新区处于开发建设期,特别是东雁-海峡段沿岸大片植被为工地裸土所代替,大量沙土流失至江中,使该段江水的浊度比上游高出3倍以上,平均浊度升高37 NTU,最大浊度差可达60 NTU,影响范围可至下游13 km;2016年9月,贵安新区建设基本成型,水土流失大幅减少,敖江整体浊度恢复相对均匀,但东雁-海峡段的平均浊度约39 NTU,仍高出上游5 NTU。其他分散的局部建设,是江水出现高浊度斑块的重要原因。浊度的上升,降低了水体含氧量,导致水质下降。当前中国城市化快速发展,伴随着大量的工程建设,其所致水土流失问题应引起足够重视,并在工程中采取必要控制措施,以降低其对沿江水质的影响。     

贵州省不同地貌形态类型土壤侵蚀强度变化的定量分析

如何揭示不同地貌形态类型区土壤侵蚀强度变化,尤其是在生态环境比较脆弱的喀斯特区域,是地方生态保护战略实施亟需研究的关键问题之一。本文基于ALOS、ZY-3、GF-1、Landsat和GDEMV2遥感影像数据,以及2762条野外采样验证数据,参照国家在喀斯特与非喀斯特地区土壤侵蚀不同分类标准,实现10 m×10 m分辨率的贵州省2010年和2015年土壤侵蚀空间信息数据提取。进而结合贵州省地貌数据,通过构建贵州省土壤侵蚀的时空分析模型,实现对不同地貌形态类型,尤其是喀斯特区域和非喀斯特区域的土壤侵蚀强度的时空变化进行定量分析。结果显示：在2010—2015年,贵州省中—高海拔区域土壤侵蚀变化的动态度高于低海拔区域,土壤侵蚀强度总体呈下降趋势,下降总面积达6468.13 km2。喀斯特区域的土壤侵蚀变化广度高于非喀斯特区域的土壤侵蚀变化广度,而且变化趋势基本上是从高一级的侵蚀强度向低一级的侵蚀强度变化。高盆地、中山、高中山土壤侵蚀强度减弱趋势明显高于其他地貌类型的趋势,但高中山仍是喀斯特与非喀斯特区土壤侵蚀增强变化较为明显的区域。这说明自21世纪以来,在贵州喀斯特区域实施的生态修复工程和生态环境保护政策在土壤侵蚀防治过程中发挥了主导性作用,在今后贵州省进行土壤侵蚀防治的过程中,除了喀斯特区域的防治外,还需要同时注意非喀斯特区域的防治。     

Gully erosion regionalization of black soil area in northeastern China

Gully erosion is the frequent and main form of soil erosion in the black soil area of the northeastern China, which is one of the most important commodity grain production bases in China. It is encroaching upon the fertile farmland there. Regionalization of gully erosion can reveal the spatial distribution and regularity of the development of gully erosion. Based on the eco-geographical regional background features of the black soil area, this study combined the regionalization with influencing factors of the development of gully erosion. GIS spatial analysis, geostatistical analysis, spatial statistics, reclassification, debris polygon processing and map algebra methods were employed. As a result, the black soil area was divided into 12 subregions. The field survey data on type, length, volume and other characteristics indicators of gully erosion were used to calibrate the results. Then the features of every subregion, such as where the gully erosion is, how serious it is, and why it happens and develops, were expounded. The result is not only an essential prerequisite for gully erosion surveys and monitoring, but also an important basis for gully erosion prevention.     

水库滑坡成因机制研究进展与展望

滑坡是水库库区主要地质灾害类型之一,开展水库滑坡成因机制研究具有重要理论意义和工程应用价值.利用WebofScience(WoS)数据库和VOSviewer文献计量工具对1999-2018年已发表的969篇以水库滑坡为主题的相关论文进行研究趋势分析.文献计量分析表明三峡库区滑坡稳定性和变形研究是未来水库滑坡成因机制研究主要趋势.从库水对滑坡的宏观力学作用方式、库水作用下岩土体渗流应力耦合机理和库水对岩土体劣化作用过程等方面,对国内外水库滑坡成因机制研究的主要成果与进展进行了综述.综合现有的研究成果指出水库滑坡在精细化地质建模、岩土体多场耦合特征参数获取和岸坡长期演化评价等方面尚存在不足.基于上述问题,提出水库滑坡成因机制研究应以多场信息监测为重要手段,立足多学科交叉,采用大数据融合与挖掘和人工智能技术等解决水库滑坡长期演化趋势难题.考虑水库滑坡所处地质环境的复杂性,建议未来应在水库滑坡立体精细地质建模、多场关联监测、地质结构多场多尺度演变过程、基于监测数据大数据分析的滑坡预警阈值确定和原位试验综合平台构建等方面进一步深入研究.     

兴国县土壤侵蚀变化的遥感监测与分析

兴国县是南方红壤丘陵区水土流失最严重的地区之一,近20年的综合治理成效显著。为分析该时期县域内水土流失的变化趋势,并掌握其目前的水土流失状况,本文选用1987、1994和2000年的TM影像,采用基于NDVI 的动态监测和影像分类相结合的方法.对江西兴国县近20年水土流失的情况进行分析,定性与定量地反映兴国县水土流失的时空变化趋势,并结合地形因素进行交叉分析,获取水土流失的空间分布规律。兴国县水土流失变化分析结果表明:在水土流失面积方面,这3年中均呈减少趋势;在空间分布上,中南部和东部部分地区流失强度下降幅度较大,强度明显加剧的区域较少,除西南部的部分地区外,仅在县境边缘有零星分布。目前,水土流失主要分布在海拔500m以下和坡度20°以下的地区。     

基于GIS的福建农业生态环境区域分异

本文应用地理信息系统所具有的巨大数据综合处理、空间分析和模型运算等技术优势 ,评价与分析福建农业生态环境中的土壤侵蚀、土壤污染、土壤养分贫瘠和功能稳定性等重要问题 ,提出区域特征的空间分布.     

土壤侵蚀遥感调查技术应用的若干问题

应用地球信息科学融合技术进行土壤侵蚀快速调查 ,是将高新技术应用于生产实践的有益尝试 ,这是地球信息科学融合技术在水土保持中应用研究的前沿。本文在总结历次遥感侵蚀调查经验的基础上 ,针对第三次土壤侵蚀遥感调查中存在的有关技术问题 ,如信息源、土地利用定性参考层及技术路线中存在的问题等进行了分析 ,并提出合理化建议。