基于GIS和Thiessen多边形的区域土壤类型分布图制图方法

区域土壤类型分布图是土壤水盐运移研究、灌溉工程规划设计、灌溉管理、土壤肥力评估等方面的基础资料,对于农业生产和土地资源利用管理具有重要的实际意义。本文提出了在有限个土壤采样条件下利用GIS技术和Thiessen多边形绘制区域土壤类型分布图的方法,可克服传统制图方法中依赖制图者对土壤变异性的主观理解、判断和手工绘图效率低的缺陷,使土壤类型分布图制图更为科学、高效。应用实例表明,该方法所绘制的区域土壤类型分布图能较好地吻合实际情况。

安徽淮北平原史前文化遗址Thiessen多边形分析

通过生成遗址点的Thiessen多边形,结合应用小多边形的概念及理论,综合分析了安徽淮北平原地区史前文化遗址的聚集状况以及该地区在石山子文化时期、大汶口文化时期和龙山文化时期的农业状况、生存环境及交通等特征。结果表明:用Thiessen多边形空间分析方法可以有效确定聚落中心,并合理推测史前时期农业、生存环境和交通等人地关系状况。从石山子到龙山文化时期,小多边形数量不断增加反映出聚落聚集程度和文化交流水平的提高,大汶口和龙山文化时期淮北平原中部明显是区域内聚落的中心,且多边形中心到边的距离逐渐减小说明先民对农业的依赖程度及农业发展水平也在不断提高。淮北平原史前文化发展受环境变化影响,从石山子到龙山文化时期,气候条件逐渐趋于干旱,沼泽萎缩,气温变化不大,这种环境条件十分有利于先民的生产生活,不仅遗址和小多边形数量不断增多,而且在平原中部和淮河干流沿岸地区出现了多个遗址群和聚落中心,史前文化蓬勃发展,人类适应自然和改造自然的能力提高。从小多边形的分布方向也可以推断出西北—东南向古水系对淮北平原史前遗址之间的交通起控制作用。

三维空间的Thiessen-多面体及其性质

Thiessen-多面体是计算几何中的一个重要概念,在传统定义中,Thiessen-多面体又称为Voronoi-多面体.本研究拓展二维Thiessen-多边形的定义,给出三维Thiessen-多面体新的定义,研究发现该多面体的体积比原定义的体积更小,从而改进了原定义.本研究比较了Thiessen-多面体与Voronoi-多面体的定义与性质,得到Thiessen-多面体的表面积与体积相较于Voronoi-多面体更小.

基于ArcGIS的Thiessen多边形法计算流域面雨量

流域面雨量测算在防汛抗洪以及水库拦蓄泄洪等方面发挥着决策性的作用,是防汛部门进行洪水预报和防洪评价的重要依据。以河南省栾川县为研究流域,以高精度Dem栅格地形数据为基础,应用ArcGIS软件进行网格划分,构建了7个雨量站的Thiessen多边形,并计算各雨量站的面积权重,进而计算面雨量。洪水流量模拟结果表明,基于ArcGIS的Thiessen多边形法计算面雨量可以提高计算结果的精确度。

引入结构线的Thiessen三角网的数据结构和算法

本文介绍了等值线制图的一般方法,分析了三角形不规则网的数字地形模型,设计了三角网模型的数据结构,提出了实现引入结构线的Thiessen三角形建网算法。

山东某典型石化企业土壤污染特征及健康风险评估

为探究石化企业生产活动对土壤环境的影响,该文以山东某石化企业地块为研究对象,共采集土壤样品3435个,测定BTEX、PAHs和石油烃(C_(10)-C_(40))含量并对其健康风险进行风险评估,研究结果表明:地块中苯、乙苯、间/对二甲苯、苯并[a]芘、石油烃(C_(10)-C_(40))超过GB 36600中的一类用地筛选值。风险评估可知上述5种关注污染物对人体的健康风险不可接受,计算出土壤中苯的风险控制值为0.156 mg/kg,乙苯的风险控制值为0.56 mg/kg,间二甲苯的风险控制值为12.2 mg/kg,对二甲苯的风险控制值为12.3 mg/kg,石油烃(C_(10)-C_(40))的风险控制值为826 mg/kg。综合中第一类用地筛选值的相关说明,给出了该地块的建议修复目标值为:苯1 mg/kg、乙苯7.2 mg/kg、间对二甲苯163 mg/kg、石油烃(C_(10)-C_(40))826 mg/kg。

中国药材生产布局的数值分析

中国药材合理区划与布局是中药产业高质量发展的源头和重要组成部分。本研究以“三向地带性”理论为基础,运用“药用植物全球产地生态适宜性信息系统”,对中药资源开展基于生态特征的分布区划,并使用泰森多边形分析中药资源分布与市场及企业分布的空间匹配度。结果表明,中国药材划分为四大区:北方药材区(Ⅰ)、南方药材区(Ⅱ)、青藏药材区(Ⅲ)和西北药材区(Ⅳ),面积大小排名为:Ⅲ>Ⅳ>Ⅱ>Ⅰ。但四大药材区资源分布、生产市场及药材流通呈现空间匹配度不均匀,亟待优化。厘定了四大药材区19个代表水热条件的生态因子值。该研究首次提出中国药材四大区划分的标准,并提出生产布局建议,旨在为优质中药材科学规范化生产和布局提供依据。

基于PowerCAD的燃气管网水力平差计算模型研究

目的 建立准确、适用的管网水力平差计算模型,快速确定管径和材质,科学解决燃气管道工程的金属耗量和管道投资。方法 以PowerCAD为平台,以用户的收费数据为基础,利用泰森多边形归算出管网计算所需的节点流量,基于不同的流态选取不同的摩擦阻力系数公式,并与节点法相结合构建管网水力平差计算模型,以沈阳市燃气管网的数据为样本,运用C++语言编程进行水力平差计算模型求解。结果 笔者提出的模型计算结果与《燃气输配》上的算例非常接近,方法精确可靠。结论 该模拟方法简化了数据输入,操作更直观,可以用于燃气管网工程运用中水力计算,并且能在PowerCAD上直接进行调整,并可实现计算与规划出图的一体化。

存量更新背景下综合公园-周边社区步行可达性评估及微更新分析——以石家庄市长安公园为例

城市中心区的综合公园是提升周边社区生活品质的关键场所,也是城市生态和文化基础设施的重要节点。步行可达性对综合公园的日常使用至关重要,也是理解其潜在供需及周边中小绿地级配合理性的途径之一。直观、尽量精确且顾及尺度层级的步行范围评估有助于理解公园-社区可达性,并为确定具体干预位置和策略提供参考。以石家庄市长安公园为例,首先使用泰森多边形工具划分综合公园就近服务范围,然后抓取范围内所有住宅建筑至综合公园入口的百度地图规划路径,并根据不同距离阈值划分步行范围,发现综合公园周边的社区之间存在显著的空间差异。研究结果表明:在距离长安公园1 500m步行范围内,居民人口达14.28万人,占长安公园就近服务范围居民总人口的65.7%;周边中小绿地可以补偿服务4.58万人,但仍有2.88万居民位于合理的步行距离外。建议结合微更新理念,增设或调整公园和小区入口等以扩大现有综合公园的有效服务范围,在服务盲区内增建中小绿地以增加受惠居民的数量。

长江口-杭州湾生态环境监测点位优化布设及水质分析

河口海湾位于陆海交错带,受径潮流作用的双重影响,具有物质输运格局复杂、生态环境变化梯度大等特点。生态环境监测点位布设与优化是科学、客观评估河口海湾生态环境状况的前提。采用空间平衡抽样法开展监测点位增设和优化方案研究,将2020年5月上海市海洋环境趋势性监测布设的142个监测点位,增设至200个,并进一步优化至170个,对优化前后的点位数据进行显著性检验、方差分析和空间自相关分析。结果显示:2组数据之间无显著性差异,并且优化后点位的方差和空间自相关值更小,说明空间平衡抽样法适用于河口海湾生态环境监测点位布设和优化,点位布设和优化结果可客观反映河口海湾的生态环境状况。随后,采用泰森多边形法确定了优化所得的170个离散点位的海域代表面积,克服现有空间插值法的缺陷,为河口海湾生态环境总体状况评价提供技术参考。

基于未覆盖顶点的无线传感器网络覆盖优化

为进一步提高无线传感器网络(wireless sensor networks,WSN)的覆盖率、缩短移动部署迭代次数,改进了传感器之间的虚拟力和泰森多边形顶点虚拟力算法;针对现有虚拟力算法数学模型的不连续性,改用胡克定律作为模型,使传感器所受虚拟力与距离成线性关系.当传感器间距大于2RS时,利用泰森多边形未被覆盖顶点对最近传感器节点施加虚拟引力,同时让虚拟力的大小决定传感器的移动步长,经多次仿真表明,该算法较现有算法可将覆盖率由93.5%提升至99.7%,迭代次数降到原来的25%以下.本文算法对同构无线传感器网络覆盖研究起到积极作用.

协同矩阵耦合泰森多边形的时空面雨量展布方法——以长江流域为例

面雨量作为区域降雨代表性指标,通常采用多站点展布计算,而多单元周围有效站点的筛选与协同计算是提升展布精度的一大挑战。本文提出一种协同矩阵耦合泰森多边形的时空面雨量展布方法,通过构建站点-控制区域的权重系数矩阵,在空间上实现多站点协同展布,最大程度的利用了相关有效站点信息;以长江流域305个气象站点1980—2019年日降雨观测数据为基础,将站点雨量数据展布到由水资源分区叠加行政分区形成的263个区域上。与传统泰森多边形相比,本方法实现基于多线程的多区域多时段运算,提高了计算效率;同时能够减少气象站点分布不均所带来的误差,特别在流域暴雨天气具有一定的优势。研究表明本方法在多区域多站点面雨量一体化展布时具有较好的适应性。

基于泰森多边形法的森林管护站点布局优化研究——以云南省罗平县为例

森林管护是森林保护修复的重要工作内容,而森林管护站点则是管护力量的有力支撑,当前各地都有大量管护站点建设需求,依据云南省森林管护站点建设规划各县(市区)上报数据,对云南省森林管护站点现状及规划进行了统计分析评价,优化建设规模。以罗平县规划建造30个森林管护站点为例,探索利用GIS平台软件,从点距离、泰森多边形、近邻分析等方面,从地理空间布局上对管护站点现状及规划进行综合分析,用数表及图形方式体现结果,快速挑选标记出距离过近的18个规划管护站点,有针对性地开展需求分析调查工作,优化管护站点建设规模、提升管护站点空间布局的合理性,为林业相关职能部门在森林管护站点建设项目中提供科学决策依据。

降雨空间分布不均匀性对流域径流和泥沙模拟影响研究

对降雨空间分布变化的不完全理解,以及缺乏足够的数据来描述降雨的空间分布,阻碍了分布式水文模型的发展。以黄河下游洛河卢氏水文站以上流域为研究区,在GIS技术支持下,采用目前分布式水文模型中应用广泛的Thiessen多边形法确定降雨空间分布,选取分布式水文模型SWAT(SoilandWaterAssessmentTools)研究降雨空间分布不均匀性对流域径流和泥沙模拟的影响。结果表明雨量站密度、雨量站分布和降雨空间分布变化均对模拟结果产生了较大影响,这在一定程度上限制了分布式水文模型的应用和参数识别。此外,Thiessen多边形法对面雨量的估算结果是令人满意的,但对降雨空间分布的描述能力较差。

面雨量的不确定性对洪水期间径流模拟的影响

降雨是洪水过程模拟的重要输入,研究降雨输入的不确定性对洪水期间径流模拟的影响是优化洪水预报的重要手段。为研究不同降雨数据密度下面降雨量的特征以及其对径流模拟结果的精度影响,以曹娥江流域上浦闸以上为研究区域,2021年“烟花”洪水为研究案例,选取不同数量的实测降雨站点数量,使用泰森多边形插值法对研究区域内实测点降雨数据进行空间插值得到面降雨量。在高密度降雨数据情况下,使用自研发的率定软件对NAM水文模型和HD水动力的耦合模型进行模型参数的联合率定。确定模型参数后,模拟不同密度的面降雨输入下的径流结果,计算实测径流过程与模拟径流过程的误差,量化面雨量计算的不确定性对模拟精度的影响。结果显示:降雨数据密度由低至高,各站的模拟径流确定性系数分别为,嵊州新市站0.84、0.83、0.83、0.76;嵊州站0.97、0.96、0.95、0.92;黄泽站0.83、0.91、0.89、0.90;东山站0.97、0.97、0.98、0.98。结果表明:在降雨数据较少的情况下,面降雨数据易受到单个站点的数据影响,径流模拟结果的不确定性较大。整体而言,降雨数据的密度越大,面降雨量的不确定性越小,径流模拟结果的精度越高;在降雨数据达到一定密度后,降雨数据的增加对精度没有明显的提升效果。

基于数学形态学的TIN和GRID自动生成研究

在分析了数学形态学的基本原理的基础上 ,提出了一种基于数学形态变换自动生成Delaunay三角网 (TIN)和规则格网 (GRID)的数字高程模型的算法 ,这种算法将离散的地面点的图像集合进行骨架化并自动构成Thiessen多边形 ,然后 ,通过序贯条件形态变换 ,自动建立TIN和GRID。在建立Thiessen多边形的过程中 ,提出了用逐点生成数字圆盘的方法来保证变换过程的各向同性 ;在建立Delaunay三角网的过程中 ,提出了利用正交结构元素进行条件膨胀 ,从而保证了相邻点之间的正确位置关系。该方法能保持Thiessen多边形和Delaunay三角网的拓扑关系 ,因而能保证DEM的高精度 ,而且具有数据结构简单、运算速度快的特点。最后 ,给出了试验结果并与有限元法的结果进行了比较。结果表明 ,这种方法用于建立DEM具有良好的应用前景。

普通克里金法与泰森多边形法在土壤污染模拟中的应用对比

以某苯并[a]芘污染地块为例,采用普通克里金插值法与泰森多边形法分别模拟污染范围,对比两种方法的模拟结果差异影响因素与实际操作应用的优缺点。普通克里金法可直观反映污染物含量梯度变化,泰森多边形法插值结果不确定性较普通克里金法更高;普通克里金法一般需要多项软件配合进行模拟与结果分析,泰森多边形法在操作使用方面有明显优势;泰森多边形法插值结果可直接用于后续分层施工定界,而普通克里金法模插值到的污染范围为平滑曲线,还需进行多项操作以达到定界需求。因此,建议在划定地块污染范围时,对于两种方法模拟结果相近的区域,优先选用泰森多边形法,便于后续修复范围划定与修复施工;对于模拟差别较大的区域,进行加密布点和异常值分析,减少不确定性。

应用泰森多边形的矢量地理数据零水印算法

传统嵌入式水印算法会对原始数据的精度造成影响,为满足高精度矢量地理数据版权保护需求,本文提出了一种应用泰森多边形的矢量地理数据零水印算法。首先,对矢量地理数据进行归一化预处理,采用Douglas-Peucker算法提取矢量地理数据的特征点,并构建特征点的泰森多边形;然后,根据每个泰森多边形与相邻多边形周长的大小关系,确定其特征位为1或0,运用泰森多边形周长与原始水印之间的哈希映射值,确定该特征位在序列中的位置,特征序列中每一位可能会有多个不同的特征位对应,利用投票原则确定该位置的最终值;最后,将特征序列与置乱后的水印图像序列进行异或运算,生成零水印。研究表明,该算法能够抵抗平移、缩放、旋转、裁剪和简化等常见攻击手段,具有较强的鲁棒性。这可为高精度矢量地理数据版权保护提供技术参考。

基于空间自相关的泰州市美国白蛾时空分布格局分析

该研究以江苏省泰州市2022年美国白蛾(Hyphantria cunea)监测数据为基础,通过泰森多边形对空间进行微观划分,采用空间自相关对美国白蛾不同发生时期空间分布特征和冷热点分布格局进行分析。结果表明,泰州市美国白蛾空间上呈聚集分布,不同发生时期空间聚集程度相对稳定,湿度对美国白蛾发育和空间聚集分布有一定影响。热点区域主要分布在姜堰区北部和兴化市西北部,其中姜堰区北部为主热点区域,兴化市西北部为次热点区域。持续性冷点区域主要分布在泰兴市南部和靖江市全域,极少量美国白蛾成虫扩散至如泰运河以南。认为该研究所用方法适用于基层林业部门对美国白蛾监测预报工作。

泰森多边形法在小流域面雨量计算中的应用

为探究泰森多边形法在小流域面雨量计算中的适用性,以地处江淮丘陵区适宜进行产汇流机制等水文基础理论研究的典型闭合小流域花山流域为例,结合流域现状站点分布和地形特点,选取流域多年面雨量、典型场次与典型日面雨量三种不同降雨量级实例,分别采用算术平均法、泰森多边形法和等值线法计算面雨量进行对比。年面雨量和场次面雨量计算中泰森多边法对比等值线法计算值相对误差小于1.00%,日面雨量计算值相对误差小于2.00%;算术平均法在典型场次面雨量样本中有40.0%的计算值相对误差大于1.00%,最大相对误差为-2.47%,在典型日面雨量样本中有36.8%的计算值相对误差大于2.00%,最大相对误差为9.38%。结果表明:不同降雨量级使用泰森多边形法计算面雨量比算术平均法更接近于等值线法计算值;算术平均法在降雨量较小时受局部降雨影响计算误差较大,在年面雨量计算时可以和泰森多边形法互换使用。