基于DEM的土地坡度计算研究

本文论述了在土地利用现状调查中应用数字高程模型技术,进行土地坡度的计算,并详细阐述了基于DEM获取坡度图的流程.     

斜交桥下水流流向偏转角度的理论分析

我国现有铁路桥渡水文设计规范有关斜交桥的水力计算没有考虑桥下流向偏转的影响,从而影响计算精度。将流体力学中圆柱绕流经典理论的成果推广应用于双圆柱桥墩的情况,假设单桥墩的绕流流场可以按照一定的规律叠加,推导出圆柱形墩斜交桥梁桥下水流流向偏转角度的计算公式。分析表明,斜交桥下的水流流向偏转角度随斜交角度的增大先增大后减小,其极大值随压缩比的减小而增大。公式经与前人的试验资料验证,一定范围内吻合良好,并依据公式更正了此前流向偏转角度随斜交角度的增大而增大的错误认识。     

基于栅格DEM的多流向算法述评

基于栅格DEM的流向算法是数字地形分析的重要研究内容之一。在分布式水文模型、土壤侵蚀等领域中,当需要获取与流向直接相关的水文参数(如汇流面积、地形指数等)的详细空间分布时,多流向算法(MFD)明显优于单流向算法(SFD)。根据所采用的水流分配策略,将现有MFD分为四类:(1)固定水流分配权重的MFD;(2)水流分配权重随汇流面积变化的MFD;(3)水流分配权重随局域地形特征变化的MFD;(4)基于局域形态单元的MFD。从模型合理性、算法复杂度和易用性、对DEM误差的敏感性等方面进行的分析表明,水流分配权重随局域地形特征变化的MFD优于其他三类MFD。目前对MFD采用人造DEM数据集的直接定量评价研究还十分不足,文章以一个例子来体现直接定量评价MFD的可行性及有效性,同时也定量反映出水流分配权重随局域地形特征变化的MFD具有更低的计算误差。目前通用的针对流向算法的DEM洼地平区预处理算法多针对SFD而设计,不适合MFD的实际应用,本文对适用于MFD的DEM预处理算法所应具有的特征也进行了讨论。     

基于多松弛格子玻尔兹曼的弯道水流三维数值模拟

为研究弯道水流现象并且拓展格子玻尔兹曼(Lattice Boltzmann Method,LBM)在水利工程领域的应用,建立了弯道水流的三维多松弛LBM演进模型,其中包括水流自由表面模拟、弯曲固壁边界处理以及紊流模型耦合求解等关键技术。应用该模型模拟研究了不同流量下U型弯道的水流状态,得到了水位、最大水深平均流速以及紊动能等参数的分布规律。分析和实践表明,该模型能较好地模拟三维弯道水流现象。     

基于数字高程模型推定区域地下水流场的方法

利用实测数据推定区域地下水流场是水文地质研究中非常重要的一项内容,传统的方法通常是利用已有水位数据进行插值计算,这样获得的地下水流场的准确性受钻孔的数量及分布的合理性影响太大,在某些无资料地区是不适用的。从区域尺度上来说,大多数平原地区的地下水运动受地形影响最大,地形和地下水运移的路径呈一定的相关性,据此,本文提出了一种基于数字高程模型计算区域地下水流场的方法,其中,趋势面方程参量的确定和系数率定是关键点和难点。在利用地表高程数据进行地下水位计算时,当选择低次多项式时,容易造成趋势面方程不能很好地拟合实测数据,而当选择高次多项式时,会造成方程求解的不稳定,因此,本文首先建立高次多项式作为初始趋势面方程,分别对趋势面方程中趋势项的各个参量与实测地下水位标高进行相关性分析,选取与地下水位标高具有明显相关性的参量组成趋势项方程,然后利用实测数据,对地下水面趋势平均水平实现了最优化的估计,求得和实测数据吻合最佳的趋势项方程,最后根据Lanczos奇异值分解理论,求得趋势项方程的解,并对残差部分使用泛克里金插值方法进行了无偏最优的估计。该方法在西北某区进行了应用,计算结果的误差远小于克里金插值法,与实测值吻合得更好,而且还可以进行外推计算,该技术方法在西北无资料地区地下水流场的推定中有较好的应用前景。     

由流路长度分布律和坡度分布律确定地貌单位线

根据Rodriguez Iturbe等和Gupta等导得的流域瞬时单位线即为雨滴汇流时间分布密度的结论,基于雨滴汇流时间等于其流路长度与其速度之商的基本关系式,提出了应用概率论理论建立由雨滴的流路长度分布律和速度分布律确定流域瞬时单位线的方法,并提出了由坡度分布律转换成速度分布律的原理和方法,以及由数字高程模型(DEM)自动获取雨滴流路长度分布律和坡度分布律的方法。此外,还应用最大信息熵原理给出了坡度分布密度的解析表达式。实例表明,作为一种新的毋须通过实测降雨径流资料确定流域单位线的方法,具有进一步研究和推广应用的前景。     

基于模拟退火粒子群算法的河道洪水反流向演算

简单介绍了洪水演算的几种常用方法,提出了洪水反流向演算的困难,提出了采用模拟退火粒子群优化算法与马斯京根算法相结合解决洪水反流向演算的策略,并用实例证明是可行而有效的。     

基于GIS对新安江模型的改进初探

新安江模型能较好解决降雨时空分布问题,但忽略了其他分布不均的影响。流域汇流特征在很大程度上取决于流域形状特征和地形分布。提出一种方法,利用数字高程模型(DEM)划分子流域,提取各单元流域的平均坡度和最大汇流路径长度,以最大汇流路径长度推求形状系数,并将形状系数和平均坡度引入模型结构中,建立其与汇流参数之间的相关关系,使新安江模型能同时考虑降雨、流域形状以及地形分布。将改进后的模型应用于沿渡河流域进行验证,效果良好。     

基于DEM不同路径算法的沟壑密度提取

沟壑密度是评价小流域沟蚀程度的重要指标,同时也是反映地表破碎程度的因子。采用合理的汇流阈值设置方法,在黄土高原县南沟流域,通过基于坡向流量分配的多流向算法(DEMON)和传统的单流向算法D8实现沟壑密度的提取。结果表明:多流向算法和单流向算法都能提取较合适的沟壑密度,其中多流向算法提取的结果更好一些。因此,本研究对地表破碎程度的描述和当地地形地貌的反映有重要的意义。     

多源多分辨率DEMs对宁金康桑峰地区冰川模拟的影响研究

研究宁金康桑峰地区第四纪冰川面积、体积、冰厚及平衡线高度特征参数的变化,将加深对该区气候响应的认识。数字高程模型（DEM）描述地面的起伏形态特征,为冰川模拟的基础数据,对冰川模拟影响较大。已有研究通过DEM空间分辨率来探究对流域、坡度等的影响,然而目前尚缺乏对古冰川重建影响的研究。文章分别选择4种DEMs（ALOS PALSAR RTC HIGH RES 12 m DEM（简称ALOS 12 m DEM）、ASTER 30 m GDEM、SRTM 30 m DEM、SRTM 90 m DEM）采用改进的冰川流线模型来模拟宁金康桑峰地区卡若拉西沟冰川、枪勇冰川、西坡冰川和岗布沟冰川自末次冰盛期以来的冰川厚度及规模,基于变异系数法比较计算不同DEM模拟冰川参数的稳定性,分析不同DEM模拟的冰川冰储量变化对区域水资源的影响。结果显示：1）冰川的塑性流变使其对细微的高程变化可能并不敏感。冰川模拟和实测数据的对比表明,ALOS 12 m DEM的高精度地形数据和SRTM 90 m DEM的低分辨率高程数据对冰川的模拟都差于SRTM 30 m DEM数据,说明30 m分辨率的DEM可能与冰川塑性流变的尺度较一致,能够更好地模拟冰川的变化。同时SRTM 30 m DEM比ASTER 30 m GDEM具有更好的数据质量和高程精度,更加适合本地区的冰川模拟。2）从现代冰川到末次冰盛期冰川,随着冰川面积增大,不同DEM模拟的冰川面积、体积、冰厚和平衡线高度变化总体趋于稳定,DEM的影响减小。3）不同DEM模拟的冰川变化影响对区域水资源的评估。从小冰期到末次冰盛期,不同DEM模拟的冰川水当量的差异在15%以内。

     

基于干扰试井的煤层气储层优势渗流方向研究

为获得晋城矿区某区块3号煤层的储层连通性及其优势渗流方向,为矿区煤层气规模开发方案制定与调整提供依据,利用干扰试井技术对该区块井网内的煤层气井进行井间干扰测试。选定一口井为激动井,其周围5口井为观测井,组成干扰试井测试井组,测试并分析煤层气储层的连通性及其优势渗流方向。结果表明：激动井W-160井与观测井W-156井、W-166井间的煤层气储层连通性,优于其与观测井W-161井、W-157井以及W-164井间的储层连通性,即该区块煤层气储层的优势渗流方向为NE-SW向。将测试成果与生产实际相比对,验证了其正确性。试验证明了干扰试井测试可有效识别煤层气储层的连通性及优势渗流方向。     

一维浅水流动方程的Godunov格式求解

以准确Riemann解为基础,建立了求解一维非平底浅水流动方程的Godunov格式,用"水位方程法(WaterLevel Formulation,WLF)"求解Riemann解,结合中心差分和Riemann解离散底坡项,保证了计算格式的和谐性.经算例验证,方法健全、通用,且分辨率高.     

基于数字高程模型的中国岩溶地貌研究进展及前景分析

数字高程模型（DEM）蕴含丰富的地形地貌信息,基于DEM的数字地形分析方法为岩溶地貌研究提供了科学、有效的技术手段。文章针对前人应用DEM研究中国岩溶地貌所涉及的关键技术方法,从岩溶地貌识别的尺度效应、岩溶地貌的识别与分类、岩溶地貌的形态及格局分析、岩溶区生态环境变化等方面进行了梳理和分析,提出未来应构建科学的岩溶地貌数字分类体系,对岩溶地貌进行多尺度、深层次的地形分析和定量表达,并从地形现状研究拓展到地形演变的过程与机理研究,发掘出DEM在岩溶地貌研究中更多的应用。     

基于MPI和OpenMP的重力及重力梯度数据并行正演算法研究

为提高重力及重力梯度数据的正演效率,笔者引入基于MPI (Message Passing Interface)和OpenMP (Open Multi-Processing)的并行计算,通过对比分析不同数据规模的网格数和模型体个数对并行效率和加速比的影响,得出随着正演数据规模的增加,并行效率和加速比均得到提高。同时对比了基于MPI和基于OpenMP的两种并行方式的性能,结果表明,重力及重力梯度数据正演的并行计算中MPI的提速能力优于OpenMP,且在较大规模数据的正演计算中基于MPI的并行效率优于基于OpenMP的并行效率。     

基于最优分割分级法的月球撞击坑分级及其演化分析

撞击坑是月球表面广泛分布的重要构造形态,占据了月球表面的大部分面积。撞击坑的直径差别很大,从几微米到数百千米,其退化程度与形成年代具有密切关系。为了研究不同地质年代形成的撞击坑直径大小及其演化规律,需采用量化分级方法对大小不同的撞击坑进行定量分级和统计分析。本文在月表撞击坑数据库LU60645GT和Lunar_Impact_Crater_Database(2011)的基础上,结合数据库中撞击坑的直径、深度和年代信息,利用最优分割分级法对撞击坑直径进行定量化分级,并根据分级结果,综合分析撞击坑几何形态特征及其演化规律。研究结果表明,撞击坑形态特征的演化与年代有密切的关系。在相同级别、相同地体下,撞击坑形成的年代越早,其形态特征的精细结构退化程度越明显,只保留了大体的几何形状;而在不同级别、相同地体、相同年代下的撞击坑形态特征则由简单逐渐变为复杂,坑物质也逐渐变得复杂。     

运用历史航照及地形图建置数值地形资料并探讨1941年草岭山崩之地形演育(英文)

<正>In tectonically active mountain belts such as the Taiwan(Fig.1a),frequent landslides affect the stability of mountain slopes,and landslides favour river erosion of disrupted masses.In the climatic and geodynamic context of Taiwan with heavy rainfall,approximate typhoon frequency of 3 -5 per year,rapid uplift of～5-10 mm yr~(-1) and strong denudation rate.Landslides are among the most common earthquake induced secondary effects and are causing huge damage to     

基于“数字水调”规划的黄河水量调度方案编制

在“数字水调”规划下,将自适应控制思想引入黄河水调方案编制工作中,研究开发了黄河水量调度方案的自适应编制法。该法能够跟踪适时数据,计算分析系统状态,及时调整调度期内水库泄流计划以及用户引水计划,以达到“防凌、防断流、公平分水”的调度目标。运用该法编制了2001至2002调度年的水调方案并与当年实际调度方案进行了对比,结果显示自适应方案编制法能够快速高效的编制年、月、旬方案,编制的方案完全满足调度要求。     

基于三维遥感系统的泥石流土石量计算及影响范围模拟

结合三维遥感影像解译提出一种定量的泥石流土石量计算方法。在泥石流汇水区内对地形进行0次谷与1次谷划分,按可搬运的物质总量和一次降雨所能搬运的物质总量两种方式进行分析,使计算结果更加精细化;以数字高程模型(DEM)与降雨所搬运的土石总量作为影响范围模拟的基础,利用GIS空间分析功能分析泥石流汇水区的横截面面积及区域平面面积等地形参数,判别土石产出量与地形参数关系,实现泥石流影响范围的模拟。分析结果可为潜在泥石流危险区域评价预测提供参考。     

基于Retinex算法的数字航空影像色彩校正研究

针对轻小型无人机数字航空影像的色彩校正问题,笔者采用先匀光,后校正,将原始影像分块,每一块影像都对R、G、B三个通道进行处理,分别在不匀光、Mask匀光、Wallis匀光和Retinex匀光下,基于近距离拍摄的参考影像进行色彩校正,最后合并3个通道及所有分块,消除拼接缝.通过定性分析与定量分析的方法,对比不匀光及3种匀...