AERSCREEN估算模式中地形参数对不同区域预测结果影响的研究

本文以某燃煤热电联产电厂为例,采用《环境影响评价技术导则 大气环境》(HJ2.2—2018)规定的大气环境影响评价等级的确定方法——估算模式AERSCREEN计算,根据污染物的最大地面浓度占标率等估算结果, 按评价工作分级判据进行分级并确定评价范围。采用平原及山区为例,分析估算模式AERSCREEN在不同地形下预测结果的不同。

基于DEM导出的水文地形参数对比研究——在ArcGIS和Rivertools环境下

对比分析了在Rivertools和ArcGIS 2种软件环境下基于DEM提取水文地形参数的差别。结果表明:Rivertools在计算DEM填洼时较ArcGIS软件好,并可自动生成多项其他的水文地形参数,使用也更为方便,但Rivertools的河网分级方法单一,河道的裁剪只能在同一河流级别下进行;而ArcGIS的河网分级方法不唯一,且河道的裁剪不受河流级别的限制,但是要求用户对研究区域的河网有相当的了解,否则在河网的自动提取中容易与实际产生较大的偏差。鉴于2种软件各自的特点,在实际应用中应将两者结合起来,充分发挥每个软件的优点。同时,本文对基于不同精度(5m×5m、10m×10m、25m×25m、50m×50m和100m×100m)DEM导出的水文地形参数(河网长度、河网密度、高程、流域面积)进行了对比分析。结果表明:在一定的DEM精度范围内,用Rivertools软件基于DEM导出的河网总长、流域面积等水文地形特征参数与实际情况吻合得更好,但DEM精度对以此导出的水文地形特征参数更为敏感,而ArcGIS环境下DEM精度对地形特征参数的影响较小。

DEM数据分辨率对黑河金盆水库流域地形参数提取的影响分析

根据陕西省黑河金盆水库流域不同分辨率的DEM数据,采用数理统计方法分析DEM数据分辨率的变化对流域地形参数提取的影响,为建立流域分布式水文模型前期DEM数据分辨率的选择提供参考依据。对流域不同分辨率DEM数据分析得到:随着流域DEM数据分辨率的降低,流域的粗糙度值、最大坡度及平均坡度值、最大高程值、平面曲率和剖面曲率最大值及最小值的绝对值均有减小的趋势,最小高程有增大的趋势,坡向在DEM数据分辨率降低到一定程度时会出现较大变化,地形指数变化范围更趋于集中。

星载多回波LiDAR数据提取地形参数算法应用研究

通过分析星载激光雷达多回波数据获取机理,探索细微地形与对应的激光回波波形的关系模型,进而研究地形坡度、粗糙度等地形参数的快速提取算法。利用星载激光雷达GLAS的连续回波数据通过野外试验验证这些算法的正确性。

沟谷地形参数对滑坡运动距离的影响研究

滑坡运动场地上的沟谷地形,对滑坡运动产生约束、偏转、导流、阻止等作用,导致了滑坡运动距离的差异。根据滑坡滑源区、运移区的运动方向与沟谷堆积区延伸方向的夹角,将沟谷型滑坡划分为沟谷顺直型和沟谷偏转型两种类型。通过建立滑坡体积、沟谷地形参数与运动参数的非线性回归模型,分析体积及地形参数变化率对沟谷型滑坡运动距离变化的影响特征。研究表明:随体积增加,沟谷顺直型和沟谷偏转型滑坡的运动距离差异逐渐增大。体积作为滑坡运动距离的显著性因素,其原因在于滑坡体积在数量级上的差异,而在同一数量级内,体积变化仅对沟谷型滑坡最大水平运动距离变化的影响最大;滑源区和沟谷堆积区坡度的变化对垂直运动距离和堆积区水平运动距离影响大于滑坡体积。偏转角度对沟谷偏转型滑坡运动距离的影响较小,其原因在于沟谷区地形坡度显著影响了偏转角度对滑坡运动距离的作用。研究结果为沟谷型滑坡的致灾程度评估提供了参考依据。

Digital Elevation Modeling不确定性对地形参数影响的空间分布特征分析

Digital elevation modeling(DEM)是基础地理数据之一,从其中可以提取多种地形参数,DEM不确定性对提取的地形参数具有一定的影响.选择坡度、上坡集水面积和地形指数作为研究对象,在DEM不确定性模拟的基础上,研究DEM不确定性对地形参数影响的空间分布特征.研究发现:DEM不确定性对坡度的影响没有明显的空间分布特征,对上坡集水面积和地形指数具有明显的空间分布特征.DEM不确定性对上坡集水面积影响的空间分布特征为:总体上分布均匀,在河道及附近、水库区域影响大于其它地区;DEM不确定性对地形指数影响的空间分布特征为:总体上分布均匀,在河道及附近、水库、平地地区影响大于其它地区.不同DEM不确定性程度对地形参数影响的空间分布特征相似.

数理统计的地形参数对堰塞坝稳定性影响

堰塞坝是一种常见的地质灾害，大部分堰塞坝在形成之后短时间内就会溃决，给下游造成巨大威胁。在地震等影响交通、难于对堰塞坝进行详细勘察的紧急情况下，快速评估其稳定性尤为重要。

基于真实地形参数的虚拟现实PBR地形设计与研究

随着虚拟现实技术的不断发展,以自然景观为主的虚拟现实地形场景的构建规模愈来愈大,真实视觉效果的呈现要求日益提高。而常规的虚拟现实地形建模过程较为烦琐,并且存在不易调整修改、表现失真等问题。为了优化地形建模流程、提高场景开发质量,增强视觉表现,提出了基于真实地形参数的虚拟现实PBR地形设计。该方法以真实地理数据为依托,利用World Machine将地理数据以结点编辑的方式生成三维模型,结合Unity 3D的地形孵化工具、PBR渲染等开发工具和技术,实现视觉效果真实的大型三维地形开发设计。

数字高程模型分辨率对流域地形特征参数的影响

地形特征(如高程和坡度)和水文特征(如河流长度和河流坡度)是分布式流域水文水质模型的基础输入参数,用于量化描述模型模拟流域的自然特征。这些特征参数的准确性直接影响水文水质过程模拟的准确性。应用数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)在4个不同地形的子流域研究了10种不同分辨率DEM对平均高程、流域面积、坡度、河流坡度、最长河长等参数的影响。结果表明,随着DEM分辨率降低,流域地形变缓,流域平均坡度逐渐减小;随着DEM网格分辨率的变化,子流域划分范围和河道位置也都可能发生变化,且该变化在地形起伏较小的丘陵平原地区较明显,子流域集水面积和河长进一步随之改变;河流坡度随DEM分辨率降低则呈无规则变化。从地形和水文参数两方面揭示了DEM分辨率在分布式流域模型中的不确定性影响。

地形对涡量传播和台风切向风速变化的参数敏感性

设计了一个高分辨率的浅水模式,以研究地形参数和纬向基流在涡旋Rossby波传播和台风切向风速变化中的作用。结果表明,无纬向基流条件下,岛屿地形的水平尺度对涡旋Rossby波传播的影响表现在:随地形水平方向尺度的增大,扰动涡度场环绕地形顺时针方向旋转的趋势增强,局域风速增幅减小,增强了平均风速的减弱。纬向东风基流条件下,热带气旋的局域风速及其平均切向风速的演变受台风与地形间距的改变以及地形作用时间长短的影响:当台风逐渐靠近地形时,局域风速增幅增强,平均风速逐渐减小;当台风逐渐远离地形时,出现相反的变化。

FAST型大射电望远镜选址洼地地形搜寻关键技术研究

500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,FAST)——“中国天眼”举世瞩目,是世界上最大的单口径射电望远镜。如果再建造几个FAST型大射电望远镜,开展联合观测,那么不仅可以进一步提高探测的灵敏度,也可以提高分辨率,从而拓展射电天文研究领域,这正是当前中国射电天文科学家的期盼,FAST型大射电望远镜选址洼地地形搜寻就是为实现这一期盼而开展的前期研究。当前,可以共享的地形数据数字高程模型(digital elevation model,DEM)资源已经实现洲际覆盖,且有不同的地面分辨率供选择;计算机技术发展带来了地形数据DEM处理分析能力大大增强,处理技术不断创新,分析表达实现了可仿真。为此,通过比较分析阿雷西博射电望远镜(Arecibo radio telescope,Arecibo)和FAST望远镜工程结构尺度、台址岩溶洼地地形的形态特点,提出500 m口径望远镜的理想洼地地形条件;在评价分析网络共享DEM地形数据的分辨率和数据质量的基础上,总结认为省级区域大射电望远镜选址以30 m分辨率的ASTER_GDEMV3数据为宜;在贵州全省大型洼地地形搜寻研究中,开发了基于ArcGIS平台提取洼地地形特征参数和拟合填挖方、叠合剖面等定量分析专题模块,归纳了应用ArcGIS主要工具搭建专题模块的关键步骤。研究结果解决了省级区域大型岩溶洼地地形搜寻中的关键技术,并提出了在实际工作中需要注意的几个问题。

基于地形地貌参数确定地貌单位线中的平均流速

无资料地区的汇流计算在山丘区洪水预报中至关重要。现有的地貌单位线虽然提出了解决方法,但对于其中的汇流速度仍缺乏有效的确定方法。选取了155个互不嵌套的源头型流域,利用率定优选的方式求出流域最优表征的平均流速,以此代表流域实际的平均汇流速度。从所有流域中随机挑选出117个流域,利用Spearman相关性分析和随机森林模型分析了地形地貌参数和流域最优表征平均流速之间的相关性。结果表明,最高级河长LΩ和最高级河流的海拔落差DΩ是对流域最优表征平均流速影响程度最高的因子。构建了LΩ和DΩ同流域最优表征平均流速之间的函数关系,并在率定及剩余的验证流域上对计算流速和最优表征流速之间的相关性进行验证,二者相关性良好,确定性系数分别为0.557和0.588。将此方法移用于海南定安河流域的洪水模拟中,模拟效果良好,表明所提方法具有一定的可靠性和通用性。

基于地形地貌参数的山区铁路通道选线法

地形地貌是地质选线的首要决定性因素。以川藏铁路金沙江流域为研究对象,采用地理信息系统技术,针对区域内各子流域的面积高程积分值、平均高程、起伏度、平均坡度和地形曲率进行了对比分析,选用熵权法对各子流域进行了地质选线适应性评价,以此确定线路宏观走向并选取理想通道。评价结果表明,选线分区与现场调查具有较好的一致性,基于地形地貌参数的通道选线模型可以应用于类似的山区铁路建设中,具有一定的理论意义和工程价值。

典型峡谷Ⅴ型地貌下桥址区风特性

为得到山区峡谷典型Ⅴ型地形下的桥梁抗风设计的关键风特性参数,通过“数值风洞试验”建立模型,以实桥为工程背景构建三维地形网格,基于3种典型湍流模型和流体壁面粗糙度对桥位的风场特性进行分析,选取最优湍流模型和流体壁面粗糙度对该地形桥位处的风场特性进行分析;围绕两个影响桥址区风特性的地形参数(山体高度和夹角),阐明Ⅴ型峡谷地形下风特性参数的变化规律,并与现行规范进行对比,推算桥面设计基准风速。结果表明:该Ⅴ型峡谷地形的最佳湍流模型和流体壁面粗糙度分别为RNG k-ε和20 m;随着山体高度及山体夹角两参数的变化,风速增加幅度分别为2.37%~12.56%和1.24%~6.98%;山体高度及山体夹角两变参数下,梯度风高度分别为700 m和800 m左右;实际湍流强度大于规范中四类地表规范值,在离地高度40 m范围内,湍流强度更接近于D类地表。实际Ⅴ型峡谷桥址区不能简单按规范归为C类或D类地形,在设计风参数计算时应综合考虑规范和经验公式,还可借助模拟手段来提高其准确性。

熵的地形信息分析在高程匹配中的应用

面向地形轮廓匹配(TERCOM)高程辅助导航,定义了地形独立因子和地形信息熵,详细阐述了地形信息熵的统计特性,提出了不同尺寸地形分块的熵值关系;提供了多项地形参数的数学模型,并运用地形的信噪比、粗糙度、坡度、相关长度以及地形信息熵,对数字高程模型(DEM)地形的导航性能和适配性进行了定性和定量的分析,给出了关系曲线图;通过在模拟地形上统计分析、设定阈值,运用地形信息熵进行了适配区域的选择,并得到了较好的导航性能指标;本文的分析结果可作为建立可导航地形数据库、局部适配区域评估、航线规划的重要依据.

基于地形因子的土壤有机碳最优估算模型

基于数字地面模型(Digital Terrain Model,DTM),同时考虑因子组合和分辨率构建土壤有机碳(SOC)最优估算模型。在7 100 km2范围内,选取了71个分辨率和22个地形因子中不多于5个因子的所有可能组合,构造了2 514 820个模型。采样点随机分为两组,6 362个训练样点构造数据挖掘模型,其他2 208个为验证样点。根据模型相关系数r值大小从中选取了不同个数因子组合以及相应分辨率的最优模型,并根据这些模型生成对应的土壤有机碳图。结果表明:单个地形因子模型和栅格大小之间的关系表现出多样化,并不是分辨率越高模型结果越好。单因子模型r值的大小并不能决定其在因子组合模型中的重要性。不同的因子及其组合有其特定的最适分辨率,最佳分辨率范围约为60~150 m。综合数据的存储空间和计算量、模型复杂度、预测精度以及空间表达能力,该地区最优模型由相对坡位、高程、归一化高程及多尺度山谷平坦指数等4个变量组成,对应分辨率为121.6 m。同时与多种克里格空间插值方法生成的土壤有机碳空间分布图进行了对比分析,发现无论几个变量的组合,其空间预测能力均较克里格空间插值方法更能表达SOC的空间变化,预测精度也较高。

开阔型地形条件对滑坡运动距离的影响研究

在山区,斜坡前缘开阔的地形条件是人类活动的主要区域,滑坡灾害常导致严重的人员伤亡和财产损失。根据滑坡滑源区、运动区和堆积区的地形坡度及其变化,将开阔型滑坡的地形条件划分为坡脚型、凹面型、阶梯型3种类型。通过建立滑坡体积、地形参数与运动参数的非线性回归模型,分析体积及地形参数变化率对运动距离变化的影响特征。研究表明:体积作为滑坡运动距离的显著性因素在于滑坡体积在不同数量级上的分布,而在同一数量级内,仅凹面型、阶梯型滑坡的体积变化对最大水平运动距离变化的影响最大,地形参数对其余运动距离的变化影响大于滑坡体积。研究结果为开阔型滑坡的致灾程度评估提供了参考依据。

三层模式中地形对背风波振幅的影响

利用一个三层模式和钟形山脉研究了中尺度地形参数对背风波振幅的影响。理论分析表明,若保持地形高度不变,变化地形宽度时,当山脉半宽为背风波频率的倒数,波动的振幅可以达到最大;若地形高度和半宽按不同比例变化时,波动振幅的变化是不确定的;若高度和半宽按相同比例变化时,即保持山脉形状不变的情况下,半宽为频率的倒数的2倍时,振幅达到最大。最后利用ARPS模式对地形参数的变化进行了敏感性试验,模拟结果与理论结果相吻合。

基于尺度效应曲线及信息熵的延河流域适宜DEM分辨率判定

[目的]确定黄土高原小流域地貌水文研究需要下的适宜DEM分辨率,探究尺度效应曲线和信息熵方法适用度,并为判定适宜分辨率提供新视角和新途径。[方法]以黄土丘陵沟壑区的延河流域为研究区,利用ArcGIS对原分辨率DEM进行重采样,获取多组不同分辨率DEM,并提取相应尺度下地形属性值,绘制两种不同的尺度效应曲线(“平均坡度-分辨率”和“局部方差均值-分辨率”曲线),并引入信息熵和互信息熵,结合实际地形,对适宜DEM分辨率进行了判别。[结果](1)在地形复杂的延河流域,基于不同判定方法所获结果有所不同,而局部方差均值、信息熵及互信息熵所获适宜分辨率结果相近。(2)采用不同地形属性判别适宜分辨率结果有所不同,剖面曲率和平面曲率所获适宜分辨率较为相近(局部方差均值结果为15~20 m,信息熵和互信息熵结果均为15 m),坡度较曲率所获适宜分辨率差异更大(局部方差均值结果为20~35 m,信息熵和互信息熵结果均为20 m)。[结论]局部方差均值和信息熵均适用于该地区的DEM分辨率判定,延河流域适宜DEM分辨率为15~20 m。

基于SRTMv4的异龙湖流域地形因子提取

以最新SRTMv4版DEM作为基础数据,选择异龙湖流域为研究区域,利用ArcGIS 10平台中的水文分析扩展模块提取异龙湖流域的流域边界和流域水文特征两方面的流域地形因子。根据提取结果与获取到的实测数据进行有效性检验:①与实际调查数据的水系网和1∶5万水系图对照比较,发现基于SRTM DEM所提取出的流域地形因子等信息是合理有效的。②与1∶5万DEM所提取流域水网进行对比发现基于SRTM DEM所提取的数据精度较为满意,在相同河网密度情况下,基于SRTM的DEM与1∶5万DEM的水网细节表现高度一致,具有可靠性。