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目前缺乏针对较强空间特性水文地质计算参数的高效采集方法与管理机制,而且现有孔隙地下水流有限元数值模拟在三维可视化与空间分析等方面仍存在很多不足。因此,本文以有限元数值计算方法和三维地理信息平台为基础,结合GIS空间分析算法和计算机图形学理论,针对孔隙承压地下水有限元分析过程的关键步骤（概念模型构建、空间离散、水文地质参数提取与赋值等）,提出了孔隙地下水有限元数值模拟过程在3D GIS下的实现方法和技术框架。基于水文地质钻孔数据和GTP（Generalized Tri-Prism）空间数据模型,以盐城市滨海平原水文地质区为研究区域,实现了地下水系统空间结构特征的三维表达,同时与地下水流有限元数值模型相耦合,提出了3D GIS模型与地下水非稳定流有限元数值模型耦合的核心处理算法,并在此基础上开发了3D GIS地下水流数值模拟系统。应用实例表明,该技术框架可有效简化有限元分析流程、优化模型计算效率、实现地下水有限元数值模拟过程及计算结果的三维可视化。 相似文献
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在人为选定的模拟无限边界的有限位置处设置无界单元。在该单元上配置带有衰减特征的线性插值函数,进而可建立按有限元法或不规则网格有限差分法解算地下水流问题所需要的单元刚度矩阵。该单元刚度矩阵可很容易地进入总刚度矩阵。无界单元的应用较好地解决了地下水流数值模拟中无限边界不易确定的问题。计算实例表明本方法具有较高的精度。 相似文献
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本文提出了一种湖面面积误差机理模型。首先,以椭圆形(或圆形)、三角形、六边形的面状地物为例,推算不同空间分辨率遥感影像提取面积间的关系,据此推测不同空间分辨率影像提取的湖面面积之间存在着较为固定的函数关系,且函数的系数与湖面的几何形状有关。然后,构建了不同空间分辨率影像的湖面面积间的误差模型,并用多组不同影像提取了艾比湖、阿雅克库木湖面积数据验证其有效性和适应性。结果表明:误差机理模型成功模拟了低空间分辨率影像提取的湖面面积与高空间分辨率影像提取的湖面面积之间的误差关系,可在一定程度上估计误差的具体数值并予以校正。因此,该模型具有校正低分辨率影像提取的湖面面积的能力,为在大区域范围准确地提取湖面面积创造条件。 相似文献
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新疆孔雀河灌区面临地下水超采问题，科学认识区域地下水流系统的发育条件和演变特征，是优化地下水资源开发利用方式的基础。通过构建第四系含水层三维地下水稳定流模型，利用流线追踪技术，模拟识别了孔雀河流域1970-2020年期间地下水流系统的变化特征。结果表明，不同补给区和排泄区通过流线进行组合，在孔雀河周边形成了交错分布的地下水流系统，其空间分布格局随灌区地下水开采规模而变化。在20世纪70年代的拟天然状态，灌区主要发育自北向南的地下水流系统，其空间分布格局取决于水文地质参数和排泄要素，并可能存在1~4个以孔雀河为排泄带的流动系统。在有强烈地下水开采的现状条件下，灌区地下水流系统转变为从四周流向漏斗中心，截断了从孔雀河上游渗漏到中下游河道排泄的水流系统。近50 a来，以潜水蒸发为排泄方式的地下水流系统投影面积萎缩了29%，而以地下水开采为排泄方式的地下水流系统投影面积从零增加到研究区面积的40%。潜水蒸发对自然生态系统具有重要的支撑作用，灌区地下水开采应有所控制以保障潜水蒸发型地下水流系统的发育条件。 相似文献
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工程建设改变地下水流场危及建筑物的安全。以济南经十路沿线大型地下综合体为例, 通过数值模拟计算工程建设对地下水渗流场的影响, 并建立了地下水流场修复模型。结果表明: 地下空间结构会阻挡地下水运移, 地下水水位壅高造成地基承载力降低; 将地下工程设置导流措施后, 其迎水面水位随时间呈现衰减趋势, 且越接近天然状态水位衰减速率越慢; 因地层结构差异, 壅高水位基本回落的时间存在较大差异; 不同地质条件下流场修复所需导流井数量与导流几何体结构参数呈负相关关系, 所需导流井数量的预测方程反映了地质条件的复杂性和多变性。除导流几何体自身结构外, 围岩水力梯度与渗透系数对导水能力产生影响, 其中渗透系数大小制约导水速率的快慢, 水力梯度则控制导水行为的发生。导流措施的实施可减小工程建设对地下水环境的影响, 确保地下工程建设对水环境影响可控。 相似文献
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本文介绍了一种求解地下水流问题的有限分析法,该方法将解析解结合到数值方法中,从而提高了计算精度,改善了稳定性。算例表明,在网格尺寸相同的情况下,有限分析解比有限差分解高一个数量级,与解析解吻合很好。 相似文献
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渗流域内应用拉普拉斯变换(LT)建立相应的有限分析(FAM)方程,顾及渗流域内地下水流的初始条件和边界条件,可在LT空间构成一个封闭的以水头像函数为变量的线性方程组。将此方程组所得的解,通过Stehfest数值反演公式,可归化为时间域的解(水头)。由于时间t被隐含在数值方程内,从而克服了传统数值法按时段(△t)逐步迭代的缺陷,提高了计算效率,也为用嵌入法建立地下水流管理模型提供了一条捷径。 相似文献
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基于形态特征的目标匹配是地图空间认知、地表位置自动感知等领域的重要方法。然而,由于不同数据源的遥感影像提取的同一个空间目标在空间尺度和局部形态上存在一定的差异,现有形态匹配算法难以获得较高的匹配精度。本文以等角边界距离编码及相似性算法为核心,提出了面向遥感影像的面状图斑匹配方法。① 从面目标的质心以10°为间隔,顺时针方向从质心向外引36条射线,获取面目标的边缘点,形成等角边界距离编码;② 提出了与该编码相适应的几个综合形态指标,包括自相似度、圆形度、形态复杂度和质心偏移度,并建立了面状图斑相似度算法;在此基础上,结合近邻目标的形态相似度,构建了遥感影像面状图斑匹配算法;③ 从不同数据源的在线遥感影像上提取中国西部湖泊与全球湖泊,开展面状图斑匹配实验。通过实验,发现本文的面状图斑相似度算法相对于按距离采样的相似度算法,召回率提升了13.8%;在添加近邻目标相似度约束的基础上,面状图斑匹配精度达到90%以上。通过算法适应性分析,发现该算法在一定的投影变形下仍能保持一定的匹配精度;如果空间目标及其邻域目标的总体形态和分布接近,不同空间尺度的匹配精度保持在80%以上。本文的研究为地图空间认知、地表位置机器自动感知提供了新的思路和方法。 相似文献
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岩溶水流系统特征研究有助于地下水资源的合理评价和开发利用。借鉴水文学的研究方法，统计并量化了典型岩溶水流系统的空间特征以及其水文动态响应、温度场和电导率特征。划分了扇状、树枝状、平行状、梳状4种地下水系来综合反映岩溶水流系统的地表-地下岩溶特征，前两者主管道垂直于地层走向，构造裂隙起汇水作用，后两者主管道平行于地层走向，层面裂隙起汇水作用。黄陵穹隆西北翼、西翼和南翼以平行状和树枝状为主，东翼和北翼则以扇状水系和平行状水系为主。不同地下水系结构的形成及区域差异与含水系统和水系的空间关系和级次性密切相关，并表现出不同的动态特征。扇状和平行状岩溶水流系统对降雨响应最为敏感，而梳状水系岩溶水流系统响应和衰减过程最慢；基于岩溶地下水温度与出露高程和循环深度显著相关的关系建立了鄂西山区地下水温度线。这一基础性研究可为岩溶地下水流系统研究和当地工程实践提供一定的理论支持。 相似文献
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栅格数据矢量化及其相关问题的解决方法 总被引：10，自引：2，他引：8
矢量结构和栅格结构是GIS的两种主要数据结构形式,而栅格数据不能满足GIS中进行空间分析的要求,因此栅格数据的矢量化在GIS中具有十分重要的意义。本文在总结前人算法的基础上,以拓扑关系的原理为指导,提出了改进的栅格结构数据矢量化方法,即根据4个相邻栅格的异同关系来判定交汇点是坐标点还是结点,并且在提取结点和坐标点过程中,同时提取水平和垂直的所有线段信息,以便快速、有效地实现栅格数据的矢量化。此外,还采用动态打断和粗网格等方法,解决了在栅格数据矢量化过程中,经常出现的诸如多边形自交、孤岛等问题。作者用VisualC++语言实现了本文的算法,与ENVI矢量化结果相比,该方法的矢量化结果具有简单方便、编辑工作量小、实用性强等显著优点。因此,该改进方法更有利于遥感图像的信息提取及其与GIS技术的集成。 相似文献
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《山地科学学报》2020,17(7):1724-1734
Groundwater is the main source for water provision in the arid and semi-arid areas such as Iran. The groundwater quality was simulated by using a hybrid model integrating a Self-Organizing Map(SOM) and geographic information system(GIS). SOM and GIS were used as pre-processing and postprocessing tools in the Mazandaran Plain. Further, the Ground Water Quality Index(GWQI) and its effective factors were estimated by using digital maps and the secondary data. Neuro Solutions software was used for simulating the groundwater quality. To do this, a model was trained and optimized in the SOM and then the optimized model was tested. In the next step, the performance of SOM in groundwater quality simulation was confirmed(test stage, Rsqr=0.8, and MSE=0.008). Then, the digital maps of the SOM inputs were converted to raster format in GIS. In the last step, a raster layer was generated by combining the model input layers which comprised the model inputs values. The tested SOM was used to simulate GWQI in the sites without the secondary data of the groundwater quality. Finally, the groundwater quality map was generated by coupling the results of SOM estimations and GIS capabilities. The results revealed that the coupling of SOM and GIS has high performance in the simulation of the groundwater quality. According to the results, a limited area of the studied plain has groundwater resources with low quality(GWQI0.04). Therefore, that will be a threat to the life of humans, animals, and vegetative species. Therefore, it is necessary to plan for managing the groundwater quality in the Mazandaran plain. 相似文献
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基于ORDBMS的GIS空间数据管理模式及其应用 总被引：6，自引：0，他引：6
从GIS系统中矢量数据与栅格数据优势互补、管理分离这一实际出发,分析了对象关系数据库(ORDB)的特点和适用性,提出了将矢量数据和栅格数据纳入对象关系数据库管理系统(ORDBMS)统一管理的基本模型和具体实现方法,并以湖南省基础地理数据为例,在国产地理信息系统软件ViewGIS中实现。 相似文献
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The objective of this study is to incorporate a numerical model with GIS to simulate the movement, erosion and deposition of debris flow across the three dimensional complex terrain. In light of the importance of erosion and deposition processes during debris flow movement, no entrainment assumption is unreasonable. The numerical model considering these processes is used for simulating debris flow. Raster grid networks of a digital elevation model in GIS provide a uniform grid system to describe complex topography. As the raster grid can be used as the finite difference mesh, the numerical model is solved numerically using the Leap-frog finite difference method. Finally, the simulation results can be displayed by GIS easily and used to debris flow evaluation. To illustrate this approach, the proposed methodology is applied to the Yohutagawa debris flow that occurred on 20th October 2010, in Amami- Oshima area, Japan. The simulation results that reproduced the movement, erosion and deposition are in good agreement with the field investigation. The effectiveness of the dam in this real-case is also verified by this approach. Comparison with the results were simulated by other models, shows that the present coupled model is more rational and effective. 相似文献
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GIS作为一门重要的空间信息技术,在越来越多的气象信息系统建设中发挥了重要作用。本文针对气象不同专题产品的图饰样式,做出了对图例、标题、图框等点线面GIS文件的编辑,保存的样式文件(.XML)可在Web上发布,并可生成配色配置文件(.XML)。使用MapGIS平台基础SDK与组件库,利用数据中心易搭建思想,将数据中心功能仓库中的各个组件按需要按类型组合成一个大的功能模块,多个功能模块组成系统的主体框架,并说明了后台配置管理系统的总体技术架构。在其基础之上实现空间地理信息数据可视化管理、配色方案管理、工作空间编辑、图例编辑、标题图框编辑等一系列桌面GIS应用。 相似文献
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GIS栅格化分辨率计算器的实现与应用 总被引：1，自引：0，他引：1
栅格数据是空间信息的主要表示形式之一,空间信息栅格化实质上就是根据一系列采样点,按照一定栅格大小(分辨率)对所描述对象进行重建,核心问题是格网分辨率大小的确定。然而,目前,流行的地理信息系统软件在栅格数据分辨率的确定上,具有一定任意性和盲目性。本文针对连续空间对象和不连续空间对象栅格化的需求,从数据本身特征出发,以奈奎斯特采样定理和最小可视元理论为依据,以计算机处理能力为约束条件,研究了连续空间对象、不连续空间对象栅格化过程中的栅格分辨率确定方法,并给出了常用的矢栅转换、地形数据、遥感影像数据、散点数据等栅格化过程中的适宜分辨率计算公式。在此基础上,开发了ArcGIS环境下的栅格分辨率计算器插件。实验结果表明,根据数据本身特性所确定分辨率要优于GIS系统所提供的分辨率。 相似文献
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矢量和栅格是GIS应用中两种基本的地学数据格式。与矢量数据相比,栅格数据利于空间建模和空间分析,且是空间尺度分析应用中常用的数据格式。一般来讲,较大尺度的矢量数据,涉及到保密性和知识产权的问题,若将这类矢量数据栅格化后,所得栅格数据由于其空间坐标精度相对降低而更易于实现数据共享。随着地学信息收集技术的不断发展,栅格数据正逐渐成为地学应用主要的数据格式。然而,传统的栅格化是一个伴随有属性信息损失的过程,主要原因在于一个栅格单元区域内存在混合类型。针对现阶段栅格化过程中的这个问题,本文以2005年全国1:25万土地覆被矢量数据为例,提出了一种在ArcGIS软件环境下,依据"在一个单元格网中,一种土地覆被类型表达为一个GRID图层"的原则,结合POLYGRID命令及其{LOOKUP_TABLE} INFO文件进行土地覆被矢量数据无属性信息损失栅格化的方法。该方法可为相关研究人员在今后处理和分析地理空间数据的工作提供新的思路,以及为空间尺度的应用研究提供有价值的参考。 相似文献