基于GIS的POM模型及其在渤海潮流模拟中的应用

地理信息系统(GIS)作为对蕴含空间位置信息的数据进行采集、存储、管理、分发、分析、显示和应用等的新兴技术,显示出在海洋领域研究的重要性.做为目前海洋研究比较流行的数值模拟技术,集成GIS在空间数据处理和解析等的强大功能,以此扩展和开发基于GIS的数值模型的工程耦合形式,成为海洋GIS发展的前沿领域.将GIS在POM潮流模型前处理和后处理中应用,进行了GIS的功能性扩展编程,以文件交换形式,形成GIS和POM模型的分散式结合,并用此方法在渤海潮流模拟中进行了测试,其中在前处理中自动剖分网格和数据的自动提取等技术极大地提高了建模、调试和后处理的效率,而后处理显示等技术的使用为以后的集成一体化开辟了途径.     

BIM与GIS集成的三维建模方法在水利工程管理中的应用

当前水利工程管理的信息化需求与日俱增,结合表面分析能力强大的三维GIS与几何语义丰富的BIM数据,形成集成宏观地理环境数据与微观建筑信息数据的水利工程精细化三维模型,是实现水利工程的精细化、智慧化管理的重要方式.本文概述了多种集成方法,主要介绍了基于SuperMap软件平台实现两者集成的方法,并以江西省峡江水利枢纽工程为例,展示集成结果.其中,精细模型数据由Revit软件构建,并提出精细三维模型与当前物联网等新技术结合后的综合应用构想,说明BIM与GIS集成后产生的精细三维模型在水利工程管理方面的应用场景.     

基于非结构网格的长江口二维三维嵌套潮流数值模拟

三维数学模型多应用于局部水域,无法模拟模型周边的大范围流场.为解决此问题,基于非结构网格有限体积法,建立了长江口二维三维潮流嵌套数学模型.模型嵌套边界采用近似处理方法,假设嵌套边界处网格单元分层水平流速服从多项式分布,该处理方法嵌套边界处的三维计算存在一定误差.将模型应用于长江口大范围水域潮流模拟计算.结果表明,潮位及二维三维潮流验证良好,计算精度满足规范要求,这说明该方法能够模拟大范围水域的二维及三维潮流运动.     

大流域水文监测模拟与可视化实现

针对传统的水文信息系统难以集成多源信息,且实时性与三维可视化能力不足的问题,基于数字地球平台技术,设计开发了面向水文大流域的水文监测、分析和模拟的三维可视化服务平台。根据水文数据的特点,对功能模块与基础组件进行重新设计,对相关数据和水文模型进行服务发布,并将服务层统一集成到三维可视化平台中。在三维可视化环境中实现了水文信息的集成应用与三维展示,可为水文管理和研究人员提供一个三维可视、人机交互的操作环境。     

长江口边界拟合坐标的三维潮流数学模型

在正交曲线坐标系下 ,采用坐标变换、有限差分、交替隐式求解、动边界处理等方法 ,建立了边界拟合网格的三维潮流数学模型 .应用在长江口潮流场的计算中 ,得到了与长江口实测潮位、流速和流向相一致的结果 ,能较好地反映长江口复杂边界和地形下的三维潮流场变化     

基于网格平台的水文预报集成应用模式

在分析目前洪水预报及洪水预报系统存在的问题的基础上,提出了洪水预报的综合集成应用模式,即基于平台、组件、主题、可视化的洪水预报集成应用模式。基于WebService技术将洪水预报模型及模型参数率定方法组件化并发布成Web服务。采用知识图关联信息,组织应用过程中的信息,描述事件、应用主题和业务流程。基于面向服务的体系架构（SOA）和J2EE平台技术架构,采用中间件、网格、WebService、综合集成研讨厅等技术构建洪水预报综合集成服务平台。在平台下开展洪水与集成应用,通过实例检验洪水预报集成应用模式。     

三维虚拟空间技术（OpenGL）在工程实体形象进度中的应用

工程监理中，实时显示工程实体形象进度，将对工程监理工作带来极大的好处。如何处理计算机实现三维实体形象进度的显示，本文采用已成为一种图形处理标准的OpenGL图形工具包进行三维图形设计，通过对三维实体形象的处理，来实现对工程三维实体形象进度的实时描述。     

三峡库区地质灾害体三维地层可视化实现

角点网格模型是实现不同区块不同尺度三峡库区滑坡体模拟的关键。从介绍角点网格模型的特点入手,介绍如何利用Open Inventor实现以角点网格模型表达的三维地层的可视化显示。重点介绍了如何利用角点网格模型来表达多尺度地质灾害体的三维地层构造格架。同时研究了用三维地层体数据中各角点网格体的属性信息进行可视化表达的方法,实现了基于角点网格模型的多尺度三维地层的空间信息和属性信息多重可视化。     

不确定性边界问题的预网格剖分边界拟合方法

本文提出了一种处理不确定性边界问题的预网格剖分边界拟合方法，并对其基本思想和算法进行了比较详细的阐述。利用本文提出的方法编写相关计算机程序对一复杂曲线形态的动边界实例处理结果显示：该方法对复杂边界具有较好的拟合能力，边界附近网格质量较好，能够有效减少数值计算前处理的工作量。同时在节省计算机内存以及保证网格质量等方面都具有明显的优越性。     

防汛会商决策服务研究及应用

针对现行防汛会商决策支持系统数据分散、软件通用与复用性差等问题,研究基于平台、组件、知识图、可视化的综合集成决策服务系统。在SOA,J2EE服务体系和规范的平台技术架构的基础上,利用网格、中间件等技术,构建防汛会商综合集成平台。采用Web Service技术实现各类水文模型与方法的组件化并发布;通过知识图快速关联、组织防汛会商信息,描述防汛应用主题及业务关系,实现防汛会商信息的综合集成及统一管理,为会商者提供全面的数据、信息和决策服务。通过在陕西省防汛会商中的应用,突显了本决策服务系统的通用和灵活性等优点,最大限度地提高了决策服务效率。     

基于有限体积法的河网水动力并行计算模型

针对具有干河床、急缓流态交替的河网水动力模拟,采用MUSCL-Hancock有限体积格式离散Saint-Venant方程组,运用汊点水位预测-校正法处理河网汊点连接条件,建立了断面与河道完全数值解耦的复杂河网水动力模型。运用OpenMP和OpenACC编程模式分别实现了CPU,GPU并行计算。采用经典算例对模型计算精度进行了验证,采用珠三角河网实际算例对不同并行计算方式的加速效果进行了分析。算例研究表明,该模型具有良好的稳定性和计算效率,可适用于陡坡河道水动力模拟,具有较好的推广应用价值。     

非线性动力系统长度分形维理论及工程应用研究

在Hausdorff维和分配维的基础上，将超立方体作为覆盖单元，根据非线性动力系统振动波形的前向性特点和拓扑映射技术，提出了长度分形维的概念和计算公式．对长度分形维的数学严密性进行证明并对其工程应用可靠性作出评价，说明其具有概念明晰、计算简单、对理论值逼近较快、适合于少样本点集等特点．工程应用实例表明。基于长度分形维能够对非线性动力系统进行状态空间检测，噪声免疫力强和缺陷识别精度较高是其突出特色；它对理论分形维的适度近似性使其可以作为非线性动力系统的有效特征量，依其进行模式辨识是可行和有效的。     

GPS联合数字测深仪在水库库容测量中的应用研究

将GPS-CORS网技术联合数字测深仪应用于遥桥峪水库库容测量中,在三维设计软件Civil3D中构建了遥桥峪水库库区的三维地形曲面,通过二次开发实现了不同水位对应淹没面积及库容量的自动计算,且实现了库容曲线的自动绘制。同时,通过此方法与其他常用的库容计算方法的对比,论述了其准确性和可靠性。文中还分析了利用该方法进行库容测量中的各种误差来源及其对平面和高程误差精度的影响,并探讨了相应的测量成果中误差分析模型。通过遥桥峪水库库容的实地测量,验证了这一方法在库容测量中的可行性和优越性。     

SIMULATION OF SOLUTE TRANSPORT IN FRACTURED NETWORK WITH A PROBABILITY METHOD

The simulation of solute transport in fractured rock mass has been conducted with the Finite Difference Method(FDM), Finite Element Method(FEM) and Finite Analysis Method(FAM), etc.. However, groundwater flow and solute transport is very complex in fractured network compared to the rocks matrix because water flow and tracer particles have different selections of pathways when they travel to the fractured intersections. It is difficult for traditional method to simulate the law of solute transport in fractured network. Hence a new simulation method, the probability method, is developed. In the method, transfer probabilities for fractured network are calculated using the flux of input and output from fractured intersection points, and travel times of tracer particles are determined with random numbers, dispersion parameter and velocity. Furthermore, corresponding computing program is developed using the FORTRAN language. The comparison between simulated and experimental results shows that the probability method is of considerable reliability and is an effective method to simulate solute transport in fractured network, and the case study of the Jinping I-Hydropower Station displays its wide application prospect.     

求解河网一维N—S非线性方程组的一种简化延拓法

随着计算能力的进步,河网中一维N—S方程应用越来越多,但数学上常用于求解N—S非线性方程组的拟牛顿法收敛域小,不能保证迭代收敛,对工程应用带来了一定的困扰。该文提出了一种仅进行边界控制的简化延拓法,可大幅拓展非线性方程组迭代求解的收敛域,同时能保持算法的简洁和较低的计算开销,经实例验证,方法可行。     

基于CATIA/ENOVIA VPM 的水电工程三维协同设计

目前国内水利水电行业已逐步探索应用三维协同设计技术,但相关技术标准、指导手册仍较为缺乏,不利于该技术的推广普及。阐述了CATIA/ENOVIA VPM三维协同技术及其在水电工程中的应用。给出了协同平台的架构及角色、权限配置方案;将上下文关联技术应用于多专业间三维协同设计,便于不同设计专业间协同配合;定义了模型数据的4种不同状态,开展“设校审”流程控制。同时,将三维模型和数据存储在网络数据库中统一管理,保证了在设计时所引用或参考的相关专业的模型均为最新的有效数据,有利于不同设计部门间的沟通,提高了设计质量和效率。     

基于物联网三维GIS的地质灾害监测管理系统研究

采用物联网、网络三维地理信息系统、数据库技术为核心技术,从地质灾害监测数据的获取、管理、分析和表达等角度出发,深入开展了大型水库地质灾害监测管理系统研究。首先,根据地质灾害监测参数,构建地质灾害监测传感器网络,远程获取监测数据;然后,在网络三维真实地理环境下,实现监测结果网络三维表达和交互应用、以及灾害模拟分析。选择丹江口库区滑坡监测管理开展典型应用,验证了系统的稳定性、有效性和智能性,结果表明该系统能够快速、高效、科学支撑地质灾害监测管理,具备良好的应用前景。     

水利信息云建设初探

现阶段“云计算”技术及布局已经日趋完善,但“云计算”技术在水利信息化中的应用还比较少,因此需要探讨“水利信息云”的建设.在阐述云计算定义和特点的基础上,提出“水利信息云”的概念,指出“水利信息云”结构主要由信息采集层、通信网络层、信息处理层、应用服务层构成,并采用? Eucalyptus?搭建“水利云”云计算平台,整个云计算平台可以看作成?1?个数据中心,由支撑系统、计算设备、业务信息系统?3?个逻辑部分组成.最后指出水利信息云解决方案,分析水利信息云的应用前景和发展方向.     

基于DEM的数字河网提取方法及应用研究

基于数字高程模型（DEM）提取水文和地形参数是水文模型与GIS应用集成的基础。运用生成河网所使用的洼地填平方法、高程增加法、D8算法,结合流域高程模型自动提取河网水系集水面积的方法,选取多个阈值进行分析比较,完成了岷江、沱江流域的数字河网提取应用研究。研究结果表明,该套方法提取的河网与实际河流接近,自动化提取程度较高,在分析流域的河网水系结构特征时具有一定的应用价值,提取结果也可以作为三维GIS应用中数字河网建模参考。     

高性能计算集群中的网络技术研究与实践

随着高性能计算技术及计算规模的快速发展,网络通信速度的发展已远远落后于CPU 的发展,网络性能已成为高性能计算集群发展的瓶颈。全国山洪灾害防治管理平台,需要海量数据存储能力和高速度、大容量、高精度计算处理能力,为了打破网络通信速度对高性能计算集群速度的制约,采用InfiniBand互连结构有效的缩短网络和CPU 之间的性能差距,使高性能计算集群的整体性能趋于平衡。本文结合全国山洪灾害防治管理平台高性能计算集群的建设实践,针对其中的专用网络技术研究及网络环境的搭建作了重点阐述。