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。     

三维GIS的城市暴雨积涝灾害模拟

针对传统基于二维GIS进行城市暴雨积涝模拟分析不能立体地展现积涝灾害动态演进过程、地物受灾情况的问题,该文提出了基于三维GIS进行城市暴雨积涝灾害模拟分析。该方法综合应用精细化建模与地物拉伸建模技术,通过区域DEM构建、地表路面建模、建筑物建模、地形匹配构建研究区三维模型;以改进的D8算法进行汇水区划分,应用径流系数法进行汇水区产流计算。研究结果表明,该方法能够有效实现三维场景中暴雨积涝积水深度、积水范围计算以及积水深度、受灾房屋、受灾道路可视化表达,为城市暴雨积涝灾害防灾减灾提供技术支撑。     

基于GIS的城市内涝灾害分析模型研究

根据气象、水文、水利等专业知识,利用GIS的空间分析技术,结合城市地理数据库和数学计算模型及城市暴雨强度经验公式,建立城市内涝灾害分析模型。该模型是城市内涝积水计算和模拟的基础,能够根据城市降雨分布情况,模拟和预测城市的内涝灾害有关特征数据,如内涝积水的空间分布、深度分布、淹没面积和淹没时间等,模拟结果可为防灾减灾部门制定防灾减灾措施提供依据。     

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。     

改进局部等体积算法下的城市内涝情景模拟

针对城市内涝问题,提出一种改进的局部等体积地表径流汇流模型。首先基于SCS模型获取地表产流;其次通过结合形态学重构方法对分水岭分割算法进行改进,获得相应的子汇水区,提升局部等体积汇流模型的精度;最后以武汉市中心城区为研究区,对模拟结果进行评价。结果显示：1)10 a、50 a重现期下的内涝模拟精度分别为78.1%和78.6%,模拟精度良好;2)最大积水深度、总积水面积、严重积水面积和总积水水量均与重现期呈正相关,并在降雨峰值处,各参数增长趋势均为最大;3)武汉城区2 h短历时降雨过程中,1 a重现期为城市内涝是否严重的分水岭;4)武汉城区暴雨内涝主要集中在江汉区和江岸区。     

江苏城市内涝预警系统设计技术与研究

针对强降雨引起的城市内涝等问题,通过深入分析研究江苏省城水文特征与城暴雨积涝致灾机理与致灾过程,构建GIS技术结合城雨洪模型(swmm)的城暴雨积涝模拟分析模型;基于暴雨积涝模拟分析模型实现气象观测数据、基础地理信息数据、河网水位监测数据、城排水管网数据的耦合分析计算,设计了江苏城市内涝预警系统,实现江苏省城暴雨积涝的积水风险空间分布的实时动态监测预警与预测预报。该系统内涝预报精度达到国内领先水平。     

城市暴雨积水的计算分析及其动态仿真研究

随着城市化进程的加快,城市暴雨积水对人们生活的影响越来越大。选用暴雨管理模型SWMM,利用GIS和RS技术计算了暴雨积水的相关数据,分析了由暴雨引起的地面和管网积水的特性与持续过程;研究了GIS与SWMM耦合集成将积水过程三维动态仿真的方法。研究结果表明,将GIS技术和RS技术应用于SWMM的计算分析过程中可大大提高计算的效率和计算结果的精度,而三维动态仿真提供了更为直观和有效的预测手段,可提高应急指挥能力。     

在GIS技术支持下建立暴雨水调蓄模型

在城市GIS技术平台支持下建立暴雨水调蓄模型,经过大量的实测资料分析验证,首次提出城市暴雨水浅蓄模型的新概念,实现对处于城市地区积水灾害的实时分析预报,并分析GIS在水动力学模型中的应用.     

基于DEM汇流模拟的鞍部点提取改进方法

鞍部点是重要的地形控制点之一,由于其特殊的形态特征,基于DEM的鞍部点提取算法较山顶点、山谷点提取更为困难.本文提出一种基于DEM汇流模拟的鞍部点快速提取改进算法.该算法利用DEM地表汇流模拟的方法提取山脊线,利用地形倒置得到的反地形地表汇流模拟提取反地形流域边界线,获得能自动实现地形部分的原始地形汇水线,进而通过特征...     

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GIS的城市暴雨积涝模拟教学实验项目设计

结合城市暴雨内涝分析教学内容,设计了基于GIS结合SWMM暴雨管理模型仿真模拟城市暴雨溢流的实验项目,建立了试验示例。试验项目形象直观地模拟暴雨排水管网溢流各个过程,真实精确地反映了城市暴雨溢流过程,能够较好地锻炼学生分析处理数据能力。     

顾及时空信息的暴雨精细化大数据平台构建方法

暴雨是城市灾害中最常见的一种,具有降水时间短、强度大的特点,很难做到精确预报。以时空信息为基础框架,建立了暴雨精细化工程综合时空数据库,研发了暴雨精细化工程基础数据平台,提供了暴雨专题数据可视化展示、暴雨灾害预测分析、灾害模拟、撤离避灾路线制定等功能。通过对暴雨的时空分布进行实时展示,可获得基于监测数据的较为准确的预测结果。     

基于CA模型的西安城市空间扩展模拟及误差分析

元胞自动机(CA)是城市发展动态模拟的重要工具。本文以西安市为例,利用基于遗传算法的CA模型对西安市1990-2007年的城市发展进行模拟,得到了较好的效果。结果表明,运用遗传算法建立的CA模型能够较好地模拟城市发展状态;对模拟误差分析表明,影响城市土地利用变化机制的尺度特征,城市规划调整、重大事件、重大建设项目和行政区划调整等过程,城市不同发展阶段和不同区位的扩展类型等都将影响确定转换规则、寻找最佳参数和模拟精度的结果。     

Simulating urban growth processes by integrating cellular automata model and artificial optimization in Binhai New Area of Tianjin,China

This study presents an optimized algorithm into the cellular automata (CA) models for urban growth simulation in Binhai New Area of Tianjin, China. The optimized CA model by particle swarm optimization (PSO) was compared with the logistic-based cellular automata (LOGIT-CA) model to see the effects of the simulation. The study evaluated the stochastic disturbance in the development of urban growth using the Monte Carlo method; the coefficient d determined the state of urban growth. The validation was conducted by both cross-tabulation test and structural measurements. The results showed that the simulations of PSO-CA were better than LOGIT-CA model, indicating an improvement in the spatio-temporal simulation of urban growth and land use changes in study area. Since the simulations reached their best values when the coefficient was between 1 and 2, the urban growth in the study area was in the period of conversion from spontaneous growth to edge-expansion and infilling growth.     

地震损毁建筑物的高分辨率SAR图像模拟与分析

为了分析汶川地震震后高分辨率合成孔径(SAR)图像的城区建筑物特征,基于实际获取的机载X波段SAR图像,采用电磁模拟方法进行分析和研究.通过对城区的完整建筑和毁损建筑进行三维建模,采用射线跟踪的电磁计算方法和图像域积分的成像模拟方法得到不同受灾程度的建筑物SAR模拟图像.与真实SAR图像对比分析,提出的算法能够分析建筑物结构变化对SAR图像的影响,模拟主要的强散射点,能有效辅助SAR图像进行城区特征分析.     

城市模拟目标的3维热辐射方向性模型

以城市3维结构场景为研究目标,考虑其光影遮蔽关系,模拟传感器视场内目标的可见表面,实现视场尺度内城市模拟目标方向亮温的准确模拟。利用地面试验观测数据对3维热辐射方向性模型进行验证。结果表明,该模型对城市3维结构目标的方向亮温具有较好的模拟精度,均方根误差为0.7K,能够描述微观尺度下城市3维模拟目标的热辐射方向性。利用该热辐射方向性模型对城市区域物理模型的方向亮温进行模拟,发现城市区域物理模型热辐射存在显著的方向差异,并伴有热点效应产生。     

天宫一号数据地表温度反演及其在城市热岛效应中的应用

针对天宫一号高光谱成像仪红外波段数据提出了一个单通道地表温度反演算法,算法的输入参数为大气水汽含量和地表发射率.利用模拟数据和黑河流域生态—水文过程综合遥感观测联合试验的地面实测数据对算法进行了精度评价,结果表明算法的均方根误差为2.72 K,能够满足大多数应用研究的需求.以北京市二环以内为研究区域,采用4个时相的天宫一号高光谱红外波段数据进行了城市热岛效应研究,结果表明天宫一号高光谱红外波段数据适合用来进行街区尺度的城市热岛效应研究,具有很大的应用潜力.