基于数字地球的洪灾演进模型表现

近十几年来,自然资源的开发利用不断扩大,城乡经济建设飞速发展,洪涝灾害出现的频率及其造成的损失也不断地增加。快速、准确、科学地模拟、预测灾害影响范围,对防洪减灾具有重要意义。根据洪灾演进的水力学特性,重点探讨了基于数字地球的格网模型构建、“体积法”洪水淹没范围计算以及逐次扩大范围的渐进递归算法,最后综合上述方法实现了基于数字地球的位置无关的洪灾演进模型及其表现。     

基于SWMM模型的城市暴雨洪水模拟与分析

为了进行城市暴雨洪水模拟分析,以湖北省恩施市中心城区为研究区域,在河流水系分布和洪水来源分析的基础上,提出洪水分析计算方案,构建一、二维耦合SWMM模型计算典型频率(10,20,50,100年一遇)河道洪水演进和漫堤淹没过程,获得较为准确的洪水淹没范围、水深、淹没历时和洪峰到达时间等信息,并结合GIS进行洪水影响评价。结果表明,清江干流主要河段基本满足20年一遇的防洪标准,清江干流和龙洞河部分河段现状防洪能力较低。SWMM模型是一种成熟的城市雨洪径流模型,适宜于城市暴雨洪水模拟与分析应用。     

重庆智慧洪水灾害防御研究

本文结合重庆市的洪水特点,即过境洪水和山洪相互叠加、受三峡水库回水顶托影响、极易引发次生地质灾害,提出了重庆市智慧洪水灾害防御的总体框架和建设内容,并结合已经完工的重庆防汛管理信息化建设项目（一期）,梳理总结了在智慧洪水灾害防御方面所取得的成果,提出了一套集实时洪水预报、水库防洪调度、河道洪水演进、水库回水模拟、水库溃坝模拟、洪水淹没及洪灾损失计算、防汛形势分析、应急预案智能研判、水库大坝安全评估、三维动态仿真等于一体的流域洪水过程全链条分析功能体系,并以重庆主城区为核心的6个流域43条河流、49个重要区域的洪水进行了实验验证,证明方法可行,效果很好,为重庆市防汛决策管理打造了智能的业务支撑体系,具有较大的推广应用价值。     

基于水动力数学模型的建设项目洪水风险分析

为评价建设项目面临的洪水风险,为工程优化设计提供依据,以邹平货运铁路物流站为例,采用 MIKE21 与 MIKE11 耦合方式,建立项目区周边河网模型,分析孝妇河在 100 年一遇设计洪水情况下右堤不同位置发生漫溢或溃堤时,项目区洪水演进过程,得到新建邹平货运铁路物流站各区域淹没水深、流速、淹没历时等特征数据。根据模拟结果,孝妇河在不同位置溃堤时洪水对物流站的影响差别较大,其中,位于物流站西南侧的毛张村南侧溃口溃决时,对项目区影响最大,该工况下物流站最大淹没水深可达 0.83 m,最大流速为 0.65 m/s,淹没历时约为 1.26 d。除毛张村南侧外,其他溃口溃决或漫溢对项目区淹没风险较小。根据模拟结果,本研究有针对性的提出减轻或消除洪水影响的措施,可为类似项目洪水风险分析提供一定的参考。     

VR技术在扎龙湿地三维洪水仿真系统中的应用

洪水可以补充湿地水源,但是如果利用不当,也会造成危害。因此将VR(虚拟现实)技术应用于扎龙湿地的洪水管理对于湿地的保护非常重要。使用VRML(虚拟现实建模语言)构建了湿地三维地形场景,采用水力学模型计算了扎龙湿地的洪水淹没数据,通过JavaApplet实现了基于网络的三维漫游、洪水信息查询、洪水淹没仿真等功能,建立了交互三维可视化仿真系统。结果表明,该系统可以取得较好的扎龙湿地三维显示效果,较准确地模拟洪水演进过程,对于湿地保护、湿地洪水管理与远程决策有着重要的意义。     

并行化洪水演进模拟研究综述

近年来,并行化洪水演进模拟技术发展迅速,在防汛减灾领域发挥重要作用。在考虑洪水演进模型的数值方法、并行模式和编程技术等因素后,选取一些有代表性的洪水演进模型,分析了同构并行和异构并行洪水演进模型涉及的技术细节,提出并行化模型开发的技术难点和解决方法。最后,提出将来并行化洪水演进模型研发的着力点：非结构网格模型的异构并行化;混合并行的洪水演进模型;适于GPU异构并行的网格形式;并行环境下的实时可视化和交互式计算;基于动态编程语言的模型开发;界面式开发及模型应用推广。     

基于WebGIS的洪水模拟仿真系统的设计与实现

洪水是自然界中给人类带来灾难最为严重的一种自然现象,因此人类必须要掌握洪水的运动规律,学会如何合理利用洪水资源,降低洪水灾害给人类带来的损失。该文利用水力学模型对洪水数据进行计算,将WebGIS技术和三维可视化技术相结合,借助Skyline开发平台,采用C#编程语言开发了基于Web的洪水模拟仿真系统,实时模拟了洪水的淹没过程,实现洪水淹没模拟的网络三维可视化拟和相关的洪水淹没信息的集成、管理、发布和共享,为洪水的科学管理和决策提供了科学依据和技术支持。     

城市洪水灾害及人员撤离模型建立与仿真

关于洪水灾害人员撤离优化问题,为确保安全,减少损失,建立了一种特定条件下城市洪水淹没模型以及人员撤离模型,通过对模型的研究提供紧急情况下的人员撤离方案。首先对高程模型进行栅格化,并使用体积法来描述长期下雨和上游防洪大坝溃坝情况下的洪水淹没和演进模型,以确定洪水到达城市各地点的时间和水量;然后使用8-联通搜索算法对洪水淹没区域进行搜索,以确定安全区域和每个安全区域能容纳的人数;通过计算每个人员聚集地到达安全点的距离,并考虑保护公共财产、老年人,小孩先撤离的条件,建立以时间和道路通行量最小为目标的人员撤离双目标优化模型。最后在ArcGIS+.NET平台上进行仿真,结果表明,效果非常接近实际,能为突发的洪灾所带来的公共安全问题及时提供决策依据。     

数字流域复杂地形仿真中的网格技术

针对目前数字流域开发中的实际情况，该文介绍了一个依托通用GIS平台的复杂地形仿真系统的可视化核心问题——地形网格化。在研究非结构化网格生成体系的过程中，作者结合研究所正在进行的流域“洪水演进”仿真项目实施了该体系，并初步实现了全流域淹没以及区域洪水演进过程的动态模拟。最后，该文叙述了该技术的设计思想和实现，并给出了可视化结果。     

基于数字地球的洪水淹没分析及仿真研究

针对洪涝灾害中洪水淹没问题,采用现代信息技术对洪水进行淹没分析和三维仿真。基于瓦片金字塔模型生成研究区域的三维地形,在此基础上按照精度要求构建指定步长的矩形格网模型,对给定洪水水位值和洪水量已知的两种情况分别进行洪水淹没分析,提出洪水淹没仿真系统体系,采用三维仿真技术对洪水淹没进行三维仿真进行淹没过程的三维仿真。实例表明,方法具有较好的实用性,对防洪决策及洪灾后评估等具有重要意义。     

一种基于数字高程模型DEM的淹没区灾害评估方法

采用数字高程DEM来进行洪水淹没分析和灾害评估是GIS水利应用领域的研究前沿,通过对基于种子蔓延算法的淹没区计算及灾害评估方法的分析,将淹没分为有源淹没和无源淹没两种,进而论述了淹没区计算方法的精度及灾害评估和预测的准确性主要取决于数字地面模型DEM空间数据精度和社会经济信息数据的准确性;而种子蔓延算法及空间叠加运算速度则决定了整个模型的效率,该模型已在国家九五地方重大攻关水利项目中得到成功应用。     

信息矩阵方法在山洪灾害风险预警中的应用

山洪灾害风险预警指标的确定是防洪减灾工作中的关键技术问题,但由于山洪实测资料序列较短且山洪灾害样本量较小,难以采用传统的统计模型建立山洪灾害风险预警指标。任何统计模型其本质是建立输入-输出关系,在数学上可以用函数关系表达,信息矩阵方法能够从小样本获得信息并建立这种函数关系。利用淠河流域历史降水与流量极值资料,将2003-2012年17次典型洪水过程作为学习样本,构建流域前期土壤含水量饱和度、5个时间尺度（1,3,6,12,24 h）降雨量以及4个重现期（＜5、≥5、≥20、≥50 a）洪峰流量的模糊关系矩阵,进而建立山洪灾害风险预警不同等级组合指标。从2003-2012年洪水资料中选取未参与统计的40组独立样本,对不同时间尺度山洪灾害风险预警组合指标进行应用检验,总体预警合格率达到70%,表明该方法应用于山洪灾害风险预警是可行的。     

基于窄带物联网的山洪灾害预警系统设计

为解决区域性山洪灾害预报预警空间分辨率低、准确性低的问题,本文研究并设计了一种基于物联网的区域性山洪灾害预警系统,该系统以STM32L4为主控芯片,通过NB-IoT无线通信模块将采集到的山区内各项数据传输至云端服务器,使用Logistic回归方法建立山洪预警模型,并部署至云端以实现对山洪发生概率的实时演算,管理人员可通过登录云端管理平台实时监测山区情况。测试结果表明,该系统的预测准确率为82.61%,并能够完成对山区数据的采集、传输等功能,系统工作稳定。     

基于ArcGIS的洪水演进三维动态可视化系统设计

由于未考虑洪水演进过程的离散性和不稳定性，导致洪水演进模拟精确度较低。为此，提出一种基于ArcGIS的洪水演进三维动态可视化系统。引入ArcGIS进行洪水演进三维动态可视化研究，以二维浅水方程为基础组件，用于干河床的平面二维洪水演进计算模型，使用有限差分法进行离散分析。以ArcGIS为基础平台，组建基于ArcGIS的洪水演进三维动态可视化系统，实现洪水演进计算模拟和可视化的无缝结合。仿真实验结果表明系统能够有效提升洪水演进模拟精确度，同时有效加强系统的稳定性以及运行效率。     

半边图模型之多层次认知系统

针对具有多层次性和复杂性的认知问题提出一个动态可增殖的多层次自组织认知系统,每个层次具有形式上一致的知识表示方法,各层的自组关联、自组聚合、归约和样本表达四个知识处理模型是实现系统自组织层次增殖的核心模型。提出信息粒和容器的概念,信息粒演进流程模拟认知过程的静态归约,容器演进流程对应于认知的动态模拟,这两个流程在每个系统层次上对每个输入样本完成一个完整的模拟认知与归约表达。以自组图演算为理论模型,给出了每个层次内以及相邻层次之间的信息处理与传递的详细设计规范。     

景区客流量微观动态仿真建模与实现

景区微观客流仿真，通过计算模拟手段，综合景区承载能力和客流量变化，对景区拥堵动态演进过程进行仿真，为相关管理策略决策和分析提供支持。基于离散时间方法提出景区微观客流量动态仿真模型。该模型针对景区游客个人行为建模，将景区的环境作为限制因素，用马尔可夫链的方式，将不同时刻景区的拥堵状态链接起来，形成整个动态演进过程。相比传统分析模型，该方法更加直观、对管理策略制定分析支持更好。通过客流变化对客流的影响仿真验证了模型的有效性，并对景区旅游设施改进和游客行为规范对拥堵的影响进行了仿真分析。     

山洪灾害区基于DEM的小流域划分技术

山洪灾害是我国主要灾害之一,山洪灾害预测预警是山洪灾害防治的重要非工程措施,小流域划分及其特征提取是山洪灾害预测预警系统的基础工作。结合流域实际情况,探讨了采用DEM技术进行小流域划分和特征提取的方法,提出了山洪灾害区小流域划分技术,为山洪灾害预测预警奠定技术基础。     

洪水演进模拟的三维可视化研究

洪水资源利用的关键在于了解洪水的发生过程及其运动规律,再现洪水的演进状态。通过对流域三维地形仿真、洪水演进模拟的三维可视化研究,以GIS数据为基础,采用VC++结合OpenGL的可视化开发环境建立了洪水演进模拟系统,实现了以给定洪水水位的方式再现洪水演进的动态模拟,为洪水资源化的研究奠定了基础。     

采用矢栅一体化技术的洪水淹没模拟分析系统

介绍了一个实用的基于ＤＥＭ的实时洪水淹没模拟分析系统，该系统采用矢栅一体化技术将各类数据有机结合起来，为洪水淹没模拟分析服务。     

一种面向演进数据流的结合相似准则和反例信息的分类新方法

提出一种面向演进数据流数据的分类方法, 在有效利用相邻演进窗内数据间相似性信息的基础上, 通过引入反例信息, 构建一种面向演进数据流的增强型演进分类器优化目标函数, 从而推导出面向演进数据流的分类方法.该方法在保有最大间隔原则和全局优化特性的同时, 充分考虑了反例信息对待解分类平面的影响. 在模拟和真实数据集上进行实验, 结果表明了所提出方法的有效性.