基于MO的河道二维网格生成技术研究*

针对传统贴体网格生成技术中由于对河岸线拟合偏差引起的河道网格化误差问题,提出了一种基于河流中心线的几何网格生成技术。通过拟合河流的中心线并利用MapObject(MO)在河流中心线上绘制椭圆将之与河道进行求交来实现对河流的二维网格化。经实验证明,提出的河流中心线几何网格生成法所生成的网格边界与河道边界完全重合,能更好地解决网格生成技术中的边界拟合问题。     

一种内河海事无人艇路径规划算法设计与仿真

为了解决内河海事无人艇路径规划问题,提出了一种基于电子江图的路径遍历算法。该算法以分层的电子江图为基础,运用全局路径规划和局部路径规划的方法寻找近似可航路径。运用栅格法在复杂多变的内河环境中选择可航区域,运用Voronoi图对动态物标或可视为质点的碍航物建立航行路径集;将可航区域（或轻微碍航区域）与航行路径集公共区域记为可航路径;并运用贝塞尔曲线和二次规划数学方法进行优化。Matlab仿真结果表明,当障碍物位置坐标不同或目的地位置坐标不同时均可以生成近似可航路径;生成的不同近似可航路径均能被优化为最优安全可航路径,所以建立的环境模型以及使用的路径规划算法是有效、可行的。     

遥感图像中的黄河主溜线高效提取方法

黄河主溜线的趋向直接影响黄河的防洪决策与规划,而现有的主溜线演进方法需判断每一步河流方向。提出一种河流直向化的预处理方法,利用光谱相似性原理提取河流域,然后轮廓跟踪河流域外边界,对边界内的河流域通过线性插值的方式进行直向化处理;动态演进直向河流的主溜线,随后将其逆映射回原图像,获得原图像中河流域的主溜线。结果表明,运用直向化预处理方法提取主溜线,在没有降低误差精度的基础上,避免了频繁地检测河流走向,简化了主溜线的演进模型。     

利用水的导电特性实现水位数字化自动检测

含有电解质的水溶液在外施电场的作用下是可以导电的,将水的导电特性这一物理现象与数字电子编、译码技术相结合,提出了一种新的数字化水位自动检测途径和随之而产生的一个新的应用科学研究领域,并具体讨论了如何应用MOTORORA公司生产的集成编、译码芯片MC145026/28实现对水位的数字化自动检测电路及其工作原理.该方法的提出对于在恶劣的环境下进行水文水位检测将具有十分重要的应用价值.     

一种高分辨率SAR图像河流边界自动提取方法

针对经典阈值分割方法在高分辨率合成孔径雷达SAR(Synthetic Aperture Radar)河流边界提取中存在很高的噪声斑点和在高山区域SAR图像存在大面积的阴影的问题,提出一种新颖的基于高分辨率SAR强度图像的河流边界自动提取方法。该方法核心在于结合河流的局部连接特性和基于变化水平集框架中的区域活动轮廓模型(ACM),以区分河流区域和背景。实验结果证实了该方法的有效性和稳健性。     

基于GRU和LightGBM特征选择的水位时间序列预测模型

水位时间序列受降雨量影响,在变化规律上呈现出季节性和复杂性。传统模型结构简单且很少考虑季节性因素的影响,对于汛期复杂的水位时间序列预测精度欠佳。提出一种基于GRU和LightGBM水位时间序列预测模型。利用GRU提取水位数据建立水位数据预测的基础模型,将预测结果分为非汛期与汛期两个阶段分别与LightGBM特征选择后的环境因素结合建立最终模型,解决了模型对于不同季节预测值简单叠加导致的精度丢失的情况。预测模型以射阳河流域站点为例,对水位时间序列进行预测。实验结果表明,该模型能更有效处理水文数据复杂的季节性变化,提高了预测的精确度。     

DiffServ网络中接纳控制方法的研究

深入分析了DiffServ网络中接纳控制方法的缺点,提出了一种新的接纳控制方法.该方法将边界和内部接纳控制分开进行.边界接纳控制时,采用边界区分服务策略,根据流对QoS不同要求,将流分为两类区别对待,不但提高了网络资源利用率,而且保证了流的服务质量;内部接纳挖制时,采用了基于路径的方法,大大提高了网络接纳控制的效率.     

基于Mumford-Shah模型和开样条曲线的边界检测

受Cremers方法启发, 本文提出了一种新的开边界自动检测算法, 如图像中海岸线和天际线的检测. 这一算法的设计主要是基于样条函数、曲线演化理论和Mumford-Shah图像分割泛函模型. 由于所要检测的目标为图像区域中开曲线, 在一般Mumford-Shah模型中引入了两个约束条件. 这就将开边界的检测问题转化为一般的曲线最小分割问题. 通过样条曲线控制点所满足的微分方程和约束条件, 曲线将演化至所要求的边界. 如果图像中有一条开曲线将图像分为两个明显不同质区域, 这一算法将能有效地自动检测出该边界曲线, 且不需要边界的梯度信息. 即使在图像中有大量噪声情况下, 该算法同样有效. 此外, 通过两条曲线演化方程, 该算法可推广到图像中带状区域的(如河流、道路等)自动检测.     

分布式空间数据分片与跨边界拓扑连接优化方法

研究分布式空间数据库(distributed spatial database,简称DSDB)中数据按区域分片时的跨边界片段拓扑连接查询问题,并提出相应的优化方法.首先研究了分布式环境下的空间数据的分片与分布,提出了空间数据分片的扩展原则:空间聚集性、空间对象的不分割性、逻辑无缝保持性.然后,将区域分割分片环境下的片段连接分为跨边界和非跨边界两类;同时,将拓扑关系分为两类,重点研究跨边界的两类片段拓扑连接.提出了跨边界空间片段拓扑连接优化的两个定理,并给出了证明.以此为基础,给出了跨边界空间拓扑连接优化规则,包括连接去除规则和连接优化转化规则.最后设计了详细的实验,对自然连接策略、半连接策略以及所提出的连接策略进行效率比较,结果表明,所提出的方法对跨边界连接优化有明显优势.因此,所提出的理论和方法可以用于分布式跨边界拓扑关系查询的优化.     

数字水文图像中的水文尺分割方法

针对水文监测时视频监视图像的信噪比较高,观测目标颜色特征明显以及目标区域位置关系特定等特点,提出一种实用性强、受外界因素干扰小的水位读取方法。已知现场前端摄像机拍摄内容固定、水文尺刻度颜色为红蓝两种颜色,根据水文尺特征颜色提取颜色分量图片,经过自适应确定阈值对图片进行二值化、去噪、形态学处理,利用Hough变换确定水文尺边界,成功分割出水文尺。为之后通过边缘检测读取实时水位数据奠定基础。实验结果表明,该方法能够准确有效地分割出目标区域。     

宁波市推进河网水资源智能化调度的思路与探索

为改善宁波市河网水环境,基于现有的工程措施,从智能化非工程措施角度,探究平原河网水资源智能化调度的可行方案。根据宁波市中心城区平原河网基本特点及闸泵工程分布情况,分析宁波市近些年在水资源智能化管理调度方面的建设情况及存在问题,以满足河流生态需水量为前提,从监测、模拟、调度方案的形成及调度执行4个层面,提出推进河网水资源智能化调度的思路及实现途径,并对每一个层面的实际可行性进行分析。通过建立宁波市中心城区河网水质水量联合调度模型,结合重要水功能区与河湖断面的水质实时监测数据,对河道水体进行纳污容量分析,并使用水质模型结合调度方案模拟水污染演化进程、影响范围、持续时间,为河流水量调配提供决策支持,为类似区域的水质改善提供借鉴。     

长江大保护智慧水务标准体系框架设计探究

为在长江大保护水环境综合治理工程建设中形成智慧管控新模式,提升长江大保护沿线城市排水系统运行效率,从智慧水务标准发展现状和长江大保护政策背景出发,根据长江大保护水环境治理业务应用和智慧水务技术要点,提出"智慧+水环境"标准体系建设路径,构建长江大保护智慧水务标准体系框架.标准体系框架将标准分为政策法规及基础、通用、专用...     

卫星雷达测高水位数据产品在中国区河流的监测精度评价

河流水位监测对于淡水资源供应、灾害预防至关重要,同时关系到气候变化及其对水循环影响的理解和应对。随着卫星遥感技术的发展,基于卫星平台的河流水位观测提供了一种新型的自动化、长时序、低成本的河流监测方案。对于卫星雷达河流观测数据的原理、特征和精度的把握是产品应用的首要条件。研究总结了目前国际上3种主要的卫星雷达河流观测数据集Hydroweb、DAHITI、GRRATS及主要卫星传感器的特征和现状,并结合我国境内32个水位站实测数据（2008～2018）开展了精度验证及分析。验证结果表明：Hydroweb数据集整体精度（RMSE平均0.70 m）高于DAHITI(RMSE平均1.29 m)与GRRATS(RMSE平均3.21 m)。Hydroweb数据集大量使用Sentinle-3卫星观测数据,Sentinel-3卫星水位观测精度（RMSE平均为0.51 m）显著高于Envisat(RMSE平均为3.34 m)与Jason卫星（Hydroweb与GRRATS的Jason卫星RMSE平均分别为1.69 m与2.96 m）。3个数据集均应用了Jason卫星,3个数据集基于Jason卫星均在个别站...     

基于TM影像的珠江三角洲河道快速提取方法研究

快速、准确提取河流水体信息是河道开发和治理的基础。在综合分析前人已有研究成果的基础上,以珠江三角洲佛山市境内河网为例,通过对TM影像上水体的遥感信息机理分析,建立多种水体指数模型,并对这些指数模型进行对比分析,结果发现比值指数模型最适合于网河区河流水体的提取。在此基础上,对比值指数模型提取结果进行空间聚类得到网状水系图,并利用形状指数进行修正,将遗漏的细小河流补充进来,最后得到河道水体专题图,精度评价的结果显示其精度可以达到93.7%,说明该方法具有较好的可用性和有效性。特别是应用于河网密布、鱼塘众多,同时人为干扰强烈区域的河道信息提取时具有重要的现实与理论意义。     

基于小波分析的河道主溜线遥感检测研究

河道主溜是河势的关键要素,是防洪决策需要及时掌握的重要信息,遥感则是快速获取河道主溜的重要途径。根据对现实河道水流中主溜表象的实际观测,分析了河道横断面上主溜区域与非主溜区域表象特征,提出了基于小波多尺度峰值分析的河道主溜检测算法,并利用黄河下游河道TM遥感影像进行了主溜检测实验,以人工查勘主溜线为真值,对检测结果进行了精度评价,验证了该算法对检测河道主溜的有效性。     

秦淮河流域东山站洪水位预报模型研究

为了提高秦淮河流域洪水预报的水平,对东山站洪水位过程预报模型进行深入研究。采用线性动态系统模型与BP人工神经网络模型建立东山站洪水位逐时段预报模型,采用2010—2015年及2016—2017年汛期秦淮河流域实测雨量和东山站水位资料对模型进行率定和验证。结果表明:东山站洪水位逐时段预报的BP人工神经网络模型相对于线性动态系统模型具有较高的精度;相对于一维河网水动力模型,简单实用。     

从DEM中自动提取自然水系

为了从数字高程数据中自动提取区域水资源信息，以提高基于GIS的区域水资源勘查评价工作的效率，提出了一种从DEM中自动提取自然水系的实用方法，该方法通过DEM数据预处理，首先将其中的洼地和小平原改造成斜坡；然后依据水总是沿斜坡最陡方向流动的原理，确定DEM中每一个栅格点的水流方向，再根据各点的水流方向数据，计算出每一个栅格点的上游给水区；接着，根据栅格点上游给水区数值，用阈值法确定水系栅格点，并对水系栅格点进行筛选；最后，根据水系栅格点的水流方向，将整个水系追索出来，另外，还用该方法对试验区的DEM数据进行了自动提取自然水系的试验，其结果与用手工方法提取的水系基本一致，证明该方法是有效的。     

基于笛卡尔切割单元法的复杂河道地理信息系统环评可视化

复杂河道中污染物扩散计算及其在地理信息系统(GIS)上的可视化,对于地表水环境影响评价(EIA)具有非常重要的意义,但在网格生成、污染物计算模型及计算结果可视化方面存在着诸多困难。针对点源岸边排放河流污染物计算及基于GIS可视化中的难点问题,提出了基于切割单元法的地面水环境影响评价可视化方法。将切割单元法应用于网格剖分,通过切割单元交点追踪算法及河道轮廓线内背景网格筛取算法,生成了复杂河道笛卡尔网格。提出了基于污染物二维稳态衰减模式的网格自适应加密与稀疏算法,在非结构化笛卡尔网格基础上采用了基于河流几何信息判断的点源岸边排放河流污染预测算法与区域填充算法,实现了环境影响评价计算结果的可视化显示。通过一个河流污染环境影响评价可视化的实例,验证了所提方法的可行性与有效性。     

基于合成孔径雷达图像的河流检测方法研究

针对合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像中水体的梯度比陆地的梯度要小的特点,提出了一种利用图像梯度信息和Fisher准则检测河流的方法;首先利用梯度算子求出图像的梯度;再对得到的梯度图像运用Fisher准则分割出水体区域;最后利用数学形态学滤除分割图像中存在的大量细小噪声,并运用面积、灰度、方差等特征进一步消除虚警目标,检测出河流;实验结果表明,该方法具有较强的抗相干斑噪声特性,能够自动、快速地检测出SAR图像中河流目标。     

移动端智慧河道管理系统

为确保河道水生态环境日常巡查养护工作更高效的进行,设计了移动端智慧河道管理系统.系统采用一种简单高效的轨迹纠偏算法,运用这种算法可以过滤掉错误、无效的轨迹定位数据,使轨迹能够在地图上更准确平滑的显示.系统提出了基于指数标度层次分析法的河道污染等级评价模型,将该地区的河道污染排名利用推送技术推送给用户.测试结果表明：该系统具有操作简单、运行稳定、可维护性强的特点,解决了河道工作人员工作效率低、巡检发现的问题得不到及时处理、巡检养护人员是否按照既定的时间和路线完成巡检任务在巡查记录中无法体现等问题.