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数字黑河的思考与实践1:为流域科学服务的数字流域 总被引：7，自引：5，他引：2
多学科数据的收集和积累、多学科模型的集成以及现代化的观测系统是发展流域科学的必要前提。"数字黑河"是为黑河流域科学研究和流域集成管理而搭建的集数据、模型和观测系统于一体的信息化平台,是"数字地球"在流域尺度上的一次实践性尝试。数字黑河由数据平台、模型平台和数字化观测系统组成,其核心是观测、数据和模型平台中的信息基础设施建设,但同时也外延而扩展为以流域综合模型为骨架的各种应用。"数字黑河"已阶段性地完成了数据集成,在线数据量超过1 000 GB,并实现了完全共享,有力地支持了黑河流域的各项研究工作;在模型集成方面已初步建成了流域综合模型和空间决策支持系统。"数字黑河"的进一步构想是在e-Science的框架下将数据系统、观测系统、模型系统、信息发布系统、高性能计算及科学计算可视化集成为一个整体。 相似文献
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流域地理景观的GIS数据三维可视化 总被引：17，自引：1，他引：16
应用以"GIS"为核心的空间信息技术,是开展"数字流域"工程建设自然和最佳的选择。结合"清江流域水文水情与洪水演进仿真系统"的具体研制,分析流域地理数据特点及传统GIS在"数字流域"建设中的优缺点,在应用传统GIS二维方式展示形式管理和预处理先期各类基础流域地理空间数据及其相应属性数据的基础上,为满足仿真系统系列三维可视化要求,建立面向流域空间实体对象的数据模型,定义流域地理空间对象数据结构,将流域地理常规的GIS数据以三维形式展示,在实际的系统开发过程中,取得较好的三维可视化效果,并可满足"数字清江"建设各阶段综合处理、分析、评价、决策以及可视化等方面的需求。 相似文献
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水文数据建模和数据共享是流域科学研究的重点工作, 也是"数字流域"研究的基础.目前集成观测数据和环境信息的流域信息基础设施已经成为"数字地球"技术在流域科学方面的重要应用.以水文数据模型和"协同促进水文科学发展大学联盟"水文信息系统(CUAHSI-HIS)为原型, 设计一个适合于黑河流域的集流域地理数据库、 观测系统数据库和数据共享发布系统于一体的流域水文信息系统.系统实现集成各种观测数据类型、 数据来源及观测数据的流域观测数据库, 通过统一地表和地下水的通用数据模型实现流域地表水和地下水信息的一体化存储管理, 同时存储、 组织和在线共享发布流域相关的观测数据和空间数据, 为流域科学研究提供在线生态环境数据的网络服务以及相应的流域观测数据服务, 有效的推动流域科学计划的研究. 相似文献
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针对地质钻进过程中钻遇对象未知且复杂多变、钻进事故频发的现状,采用数字孪生技术,构建了基于时序数据驱动的地质钻探数字孪生模型体系,用以满足随钻探测、工况识别、钻速优化等实际需求。将监测到的地表设备、随钻测量、钻进工艺等数据按照时间序列分解为事前数据、实时数据、延时数据和迟到数据,利用物联网技术将这些多源异构数据进行处理,采用时序数据进行特征分析,基于事前数据建立典型工况,实时数据进行随钻预测和钻进过程工况识别,延时数据和迟到数据演进融合进行钻后优化,建立了数字孪生智能钻进周期服务平台,平台设计了设备物理层、虚拟模型层、数据处理层及钻探服务层4层交互系统,实现钻前、钻中、钻后全数据的全过程集成融合,达到了钻进系统参数最优化配置和安全高效钻探的目的。基于上述平台,利用Unity3D软件开发了数字孪生智能钻进原型系统,实现了钻前设备的数字化设计、钻进过程孔内三维可视化和钻进过程参数实时监测与控制的功能。结果表明,基于时序数据构建的数字孪生模型可有效提高钻进过程的效率和可靠性。研究结果为智能钻探优化提供了全新的路径和方法,有望在煤炭、石油、天然气、页岩气等钻探领域实现工程应用。 相似文献
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数字黑河的思考与实践2:数据集成 总被引：5，自引：2，他引：3
数据集成是流域集成研究的核心环节,是发展、改进和验证模型的基础。介绍了"数字黑河"数据集成研究的进展:①定义了数据集成;提出数据库集成应具有数据的完整性、可获取性和有效管理3个基本特征;而模型数据集可根据流域集成模型对科学数据的需求,概化为驱动数据、参数集、验证和诊断数据三大类。②进一步丰富和完善了"数字黑河"信息系统;扩展了黑河数据库,较为系统地收集了黑河流域的基础地理数据、各类观测数据、科学试验数据和现有的模型数据集,在线数据量已扩充至1 000 GB,并且广泛共享。③介绍了模型数据集取得的进展及目前存在的问题;发展了制备高分辨率驱动数据的统计和动力降尺度方法;依靠数据融合方法制备了适用于模型的黑河流域土地覆盖图和土壤图。④指出了数据集成所面临的挑战和需要优先完成的迫切任务,核心是以发展流域集成模型为导向,进一步完善"数字黑河"信息系统,并且制备高分辨率和可靠的模型数据集。 相似文献
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湿地是流域水循环和水量平衡的重要调节器,在维护流域水量平衡、减轻洪旱灾害和应对气候变化等方面发挥极其重要的作用。流域湿地水文调蓄功能是湿地生态水文学研究的重要内容,科学认识和理解流域湿地水文调蓄功能对流域湿地恢复保护、水资源综合管控与应对气候变化具有极其重要的意义。本文阐述了流域湿地水文调蓄功能的概念与内涵,剖析了流域湿地水文调蓄功能时空变异性、阈值性和多维性三大特征及其影响因素（包括湿地土壤特性、植被特征和初始水文条件等内在因素和流域特征、降雨特征、气候变化和人类活动等外在因素）,探讨了流域湿地不变情景下和变化情景下水文调蓄功能评估方法,并介绍了流域湿地水文调蓄功能定量评估模型与应用情况。最后,从学科发展和实践需求的视角提出了流域湿地水文调蓄功能未来亟需加强研究的重点方向。 相似文献
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随着计算机技术的发展,以消息传递接口(MPI)标准为代表的高性价比集群计算技术使并行计算在大量传统的专业领域也得到了广泛应用.数字流域模型因需要对大范围流域进行分布式的水文、泥沙过程模拟而提出了较大规模的计算需求.同时,基于分水岭的单元划分方式和专门的河网编码方法使数字流域模型的并行化计算具有先天优势.提出了一种典型的并行调度流程,用于完成产汇流计算的动态任务分配.在自主搭建的MPI计算集群上进行的应用实验表明,集群计算提高了数字流域模型的计算效率,能够作为模型的计算平台.最后指出了此应用计算平台的发展方向. 相似文献
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Automated extraction of watershed boundary and drainage network from SRTM and comparison with Survey of India toposheet 总被引：1，自引：0，他引：1
The recent development of digital representation has stimulated the development of automatic extraction of topographic and hydrologic information from digital elevation model input, using geographic information system (GIS) and hydrologic models that integrate multiple databases within a minimal time. The objective of this investigation is to compare the drainage extracted from Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) data with the drainage digitized from topographic data (1:50,000) and also to draw attention to the functions of an add-on tool in ArcGIS 9.2 (Arc Hydro v.2) of Kuttiyadi River basin. The analysis reveals that the watershed extracted from the SRTM digital elevation model (DEM) (90 m resolution) is having an area of 668 km2 and that from toposheet is 676 km2. The river mouth in the drainage network from the SRTM DEM is found to be shifted to the northern side from where it actually exists. The drainage network from SRTM DEM at stream threshold 15 (0.0002 % of maximum flow accumulation) is delivering best results than the other threshold value in comparison with the drainage pattern derived from toposheets. The study reveals the importance, reliability, and quaintness of drainage network and watershed derived from the SRTM using the Arc Hydro Tool, an extension for Environmental Systems Research Institute ArcGIS. The advantage of the Arc Hydro Tool is that it would help a novice with little GIS knowledge to run the model to obtain watershed and drainage network. 相似文献
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美国流域保护修复的研究与实践开始较早,并在密西西比河的修复与治理上取得了良好成效,对我国流域生态保护修复工作具有一定借鉴意义。介绍了密西西比河的管理模式,并对美国在密西西比河开展的具有代表性的长期生态监测及修复管理工作进行了总结,总结了对我国流域生态保护修复工作的7点启示: ①建立和完善流域生态系统监测与评价指标体系; ②建立流域综合监测网络,进行全流域持续监测; ③建设流域生态信息平台,加强数据共享; ④以流域为单元开展生态状况调查和评估; ⑤建立和完善监测、评估、规划、实施循环体系; ⑥提升对流域生态系统的科学认知; ⑦加强流域协调治理,创新我国流域生态保护修复管理体系。旨在为我国广泛开展流域保护修复工作提供一个覆盖河源头至河口的流域监测与修复管理案例。 相似文献
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数字地图的三维可视化研究及其若干应用 总被引：3，自引：0，他引：3
三维可视化理论与技术的引入使得传统静态的、平面的地图向动态的、三维的方向发展, 地图的三维可视化正成为GIS与数字制图领域的一个新的研究课题.数字地图及其建库技术的研究为其三维可视化研究提供了有力的技术支持和充足的数据来源.主要研究基于等高线与离散高程点的地形模型(DEM) 的建立、兼顾地形(即基于DEM) 的街区与街道、居民地模型的建立, 以及植被、道路、水系等各主要要素的三维模型的建立及其显示, 对三维点状地图符号库的建立、模型的动态显示及航空影像的叠加显示等进行了研究.最后对三维可视化技术在基于数字地图的地貌晕渲、模拟飞行、虚拟城市等方面的应用作了探讨. 相似文献
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虚拟现实技术以其具有的沉浸感、交互性、实时性、构想性等特点而越来越为广大地学工作者所关注。本文首先介绍了虚拟现实系统的组成,之后综述了近几年国内外地球科学部分领域应用虚拟现实技术的研究文献。与传统方法相比,虚拟现实技术在很大程度上提高了科学研究的效率,能提供更丰富的可视化和交互环境,使科学家能够操纵多达GB甚至TB级数据,以一种身临其境方式来对研究对象进行观察、分析和实时操作,而无需科研人员到达现场。通过虚拟现实系统,能将尽可能多学科的数据放到同一个环境下,增强科研人员研究问题的深度和广度,避免得出错误结论。同时能重塑不可再生资源,避免了在科学研究的同时对其造成的破坏,有助于科学知识在公众中的传播。与西方发达国家相比,我国的（沉浸式）虚拟现实技术在地学领域的应用还处在起步阶段,在拥有大量高精度LiDAR地形数据的活动构造等领域亟待引入该项技术,以一种全新的视野来重新审视地球科学研究,并推动该学科在未来的发展。 相似文献
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将三维虚拟仿真技术和科学计算可视化技术相结合应用于河道泥沙冲淤分布规律分析中,提出了基于虚拟现实技术的泥沙冲淤过程三维可视化技术框架并构建了相应系统。提出并研究了河道边界自动识别、河道演变过程数据模型的自适应生成、动态河道与大范围场景的无缝嵌套建模、多层细节层次与无缝拼接、时空过程可视化与控制显示模式、动态河道的交互、基于局部插值的断面提取等系统中使用的关键技术。以三峡坝区河道为例,研发了三峡坝区河道演变时空过程可视化表达系统,证明了提出方法的实用性和可行性。 相似文献