学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

数字地球上的洪水、林火灾害建模与表现

作　者: 曹叡
导　师: 吴玲达
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 数字地球二维非恒定流数字高程模型洪水灾害林火蔓延边界建模
分类号: P426.616;S762
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 142次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

现代社会的迅速发展使人口的增长速度越来越快、密度越来越高,如果发生洪水、林火灾害而又缺乏对受灾地域模拟预测有效的手段,会造成更加严重的损失。目前大多数研究是基于二维地理信息系统中的特定区域,不能为全局性决策以及损失评估提供服务。现阶段关于模拟洪水、林火灾害的研究已经取得了较大的进展,以数字地球为代表的三维地理信息系统也更加成熟,这些技术为本文的研究提供了有力支持。本文旨在构建适用于全球非特定区域上的洪水、林火灾害模型。围绕数字地球上灾害的模拟与表现,本文主要工作和研究成果包括以下几个方面:提出了一种三维数字地球上计算域的提取方法。本文在数字地球上构建了简化后的计算网格模型;为减少计算量,提出了计算域的提取方法。构建了一种基于数字地球的二维洪水演进模拟及表现模型。在深入研究水力学二维洪水数值模拟技术的基础上,以数字地球平台为基础,本文构建了二维洪水演进的数值模型,并模拟了洪水演进。提出了一种基于DEM的洪水淹没表现算法。为比较快捷地计算出洪水的淹没范围,本文对洪水淹没模型进行了合理的分析,提出了一种洪水淹没表现算法。该算法能够较快地与受淹区地理信息进行叠合分析,求取灾害评估数据。实现了林火灾害的蔓延模拟与表现。基于数字地球平台性能要求和现有条件,在保证精度的前提下,本文设计并实现了一种林火蔓延模拟及表现模型,并进行了实验模拟。设计并实现了一个洪水、林火灾害建模与表现的原型系统。系统实现了用户交互、模拟表现、接口预留等功能,既对本文提出的关键技术和方法进行了实验验证,也为部队应急值班提供了有效支持。综上所述,本文以三维数字地球平台为基础,构建了适用于全球非特定区域上的洪水、林火灾害模拟表现模型,为相关实际应用打下了基础。

全文目录

摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章绪论  11-26
  1.1 研究背景  11-13
    1.1.1 问题的提出  11-12
    1.1.2 课题研究的意义  12-13
  1.2 国内外研究现状  13-23
    1.2.1 洪水灾害建模技术  13-15
    1.2.2 洪水灾害表现技术  15-17
    1.2.3 洪水灾害模拟仿真系统  17
    1.2.4 林火灾害建模技术  17-19
    1.2.5 林火灾害表现技术  19-22
    1.2.6 林火灾害模拟仿真系统  22-23
  1.3 本文的主要工作  23-24
  1.4 论文的组织  24-26
第二章基于三维数字地球的灾害建模与表现  26-35
  2.1 数字地球上的网格投影简化  26-28
  2.2 基于数字地球的计算网格建模  28-29
  2.3 基于人机交互的自适应闭边界建模  29-31
  2.4 基于元胞自动机的计算域提取  31-32
  2.5 实验结果与分析  32-34
  2.6 本章小结  34-35
第三章基于二维非恒定流的洪水演进建模与表现  35-45
  3.1 二维洪水演进数学模型  35-36
  3.2 数字地球上二维洪水演进的数值建模  36-39
    3.2.1 数值计算方法  37
    3.2.2 初始条件及稳定条件  37-38
    3.2.3 边界条件的处理  38-39
  3.3 构筑时空交错网格  39-41
  3.4 洪水演进可视化  41-42
  3.5 实验结果与分析  42-44
  3.6 本章小结  44-45
第四章基于DEM 的洪水淹没建模与表现  45-54
  4.1 基于DEM 的洪水淹没分析  45-46
  4.2 “体积法”的基本思想  46-47
  4.3 基于DEM 的洪水淹没蔓延表现  47-51
    4.3.1 淹没模拟及表现设计  47-49
    4.3.2 构筑格网模型  49-50
    4.3.3 洪水蔓延表现算法  50-51
  4.4 实验结果与分析  51-53
  4.5 本章小结  53-54
第五章林火蔓延的建模与表现  54-63
  5.1 林火蔓延Rothermel 模型  54-55
  5.2 基于Rothermel 的火灾模型设计  55-58
    5.2.1 总体设计思路  55-56
    5.2.2 计算影响因子权重  56-57
    5.2.3 计算燃烧范围  57-58
  5.3 林火蔓延可视化  58-60
    5.3.1 林火可视化蔓延算法  58-60
    5.3.2 林火三维动态可视化  60
  5.4 实验结果与分析  60-62
  5.5 本章小结  62-63
第六章原型系统的设计与实现  63-69
  6.1 系统开发背景  63-64
  6.2 原型系统设计  64-66
    6.2.1 系统的设计思路  64
    6.2.2 系统的总体结构  64-66
    6.2.3 系统的功能设计  66
  6.3 原型系统实现  66-68
  6.4 本章小结  68-69
第七章结束语  69-71
  7.1 本文的主要工作  69-70
  7.2 进一步工作展望  70-71
参考文献  71-78
致谢  78-79
作者在学期间取得的学术成果  79

数字地球上的洪水、林火灾害建模与表现

内容摘要

全文目录

相似论文