风电场复杂地形效应的数值模拟及微观选址

以复杂地形风电场微观选址问题为背景,通过对孤立山丘、断崖和山谷复杂地形的数值模拟,研究坡度和粗糙度对不同地形的风场影响,并在数值模拟结果的基础上进行了风场的微观选址分析.通过对三种不同地形模型进行数值分析,在坡度越大时山顶处的风速就越大,粗糙度越大风速就越小,并容易产生回流区.对于山丘模型,在背风面坡脚处湍流强度最大,风机应选址在山顶或半山坡以上;对于断崖模型,在山顶处湍流强度最大,风机适宜选址在坡顶和坡顶水平后方;而对于山谷模型,在谷底处湍流强度最大,风机适宜选址在坡顶处.     

基于DEM的岩溶地区地形地貌特征提取与分析

运用数字地形分析技术对DEM进行处理分析以获取地形地貌信息,是对复杂山区景观资源和地质环境调查的重要手段.以湖北恩施腾龙洞大峡谷地质公园为例,基于ASTER GDEM数据对岩溶地区的坡度、坡向、地形起伏度和地表切割深度等地形地貌特征因子进行提取和全面分析.结果显示研究区地上和地下岩溶地貌形态如岩溶峡谷和岩溶洞穴等广泛发育且品位很高,地质景观旅游资源开发潜力巨大;同时研究区地形破碎,地表坡度、起伏度、切割深度均较大,生态环境极为脆弱,应注意加强环境治理和景观保护工作.     

天津地区闪电活动与地形因子关系研究

为研究天津地区闪电活动与地形因子的关系,文章采用相关分析、多元线性回归方法,对天津地区2008—2013年闪电定位数据和30m精度的DEM数据(提取海拔、坡向、坡度、坡度变率、地形起伏度)进行分析,结果发现闪电频数与海拔、坡度变率、地形起伏度呈负相关关系,与坡度呈正相关关系,与坡向不相关,闪电电流强度与坡度呈正相关关系,与其他地形因子不相关。     

高邮凹陷T23顶面坡度分布与地形关系研究

目前油气区解析地质层面的主要方法是GIS三维建模，以坡度分析的方法解析地质层面的研究还比较少。研究通过均值变点分析、面积高程积分等方法提取深度变化与面积高程积分（Hypsometric Integral，HI）两个坡度统计指标。采用17×17像元的窗口对高邮凹陷T₂³顶面的所选指标进行统计与制图，分析其空间展布与地形的关系。研究表明，该顶面深度指标的变化幅度由西北往东南逐渐增大，西北地区深度变化的最大值为700 m，东南部则为2 198 m，说明T₂³顶面东南部的地形较西北复杂。HI指标的均值为0.50，说明T₂³顶面处于地下水侵蚀地形发育的壮年期；HI的空间展布表明，深度较大，地形较复杂的东南部基本处于侵蚀地形发育的老年期，深度及地形复杂度由高到低过渡的地带处于壮年期，深度较小的地区处于幼年期，主要表现为强烈地水系扩展分支。     

云南省县域地形起伏度与人口分布的耦合关系研究

用1∶20万的云南省数字高程模型,以ArcGIS 10.0这一软件平台,利用Spatial Analyst中的栅格邻域计算工具窗口分析方法提取出云南省县域尺度的地形起伏度,加以分析云南省地形起伏度的规律,结合地形起伏度与人口密度的耦合指数,在Geoda软件支持下对各区县地形起伏度与人口密度的耦合指数进行全局空间自相关分析和局部空间自相关分析。研究结果表明:云南省地形起伏度空间分布整体趋势为东南低于西北,南部低于北部,中部地区居中,地形起伏度数值随着海拔高度、坡度的增大而增大,地形起伏度与人口密度的多项式合曲线拟合度为0.521 7。其县域地形起伏度介于1.30~4.61之间,利用Geoda软件分析得出云南省地形起伏度与人口密度耦合指数的全局自相关Global Morans I指数为0.582 2,表明云南省地形起伏度与人口密度密度的空间分布存在较显著的集聚特征,对其局部空间的Local Morans I值进行显著性检验,局部空间自相关有一定差异性。     

云南省县域地形起伏度与人口分布的耦合关系研究

由于人口分布受地形因素的影响，本文用1:20万的云南省数字高程模型，以ArcGIS10.0 为软件平台，利用 SpatialAnalyst 中的栅格邻域计算工具窗口分析方法提取出云南省县域尺度的地形起伏度，加以分析云南省地形起伏度的规律，结合地形起伏度与人口密度的耦合指数，在 Geoda 软件支持下对各区县地形起伏度与人口密度的耦合指数进行全局空间自相关分析和局部空间自相关分析。研究结果：云南省地形起伏度空间分布整体趋势为东南低于西北，南部低于北部，中部地区居中，地形起伏度数值随着海拔高度、坡度的增大而增大，地形起伏度与人口密度的多项式合曲线拟合度为 0.5217。其县域地形起伏度介于 1.30~4.61 之间，利用 Geoda 软件分析得出云南省地形起伏度与人口密度耦合指数的全局自相关 Global Moran’s I 指数为 0.5822，表明云南省地形起伏度与人口密度密度的空间分布存在较显著的集聚特征，对其局部空间的 Local Moran’s I 值进行显著性检验，局部空间自相关有一定差异性。
     

基于DEM和均值变点法的伏牛山区地形起伏度分析

以100 m分辨率的DEM为基础数据,在GIS技术和SPSS软件的支持下,采用邻域分析法,分别在29个大小不同的矩形分析窗口下提取伏牛山区地形起伏度,采用均值变点法计算出地形起伏度的最佳统计单元,最后绘制伏牛山区地形起伏度的分级图,并进行空间差异特征分析.结果表明:(1)运用均值变点法得到伏牛山区地形起伏度的最佳统计单元为11×11像元的分析窗口,对应的窗口面积为1.21 km~2.(2)基于计算出的最佳统计单元提取伏牛山区地形起伏度,并划分为5个等级.整体来看,伏牛山区以地形起伏度为200～500 m的中起伏为主,占53.27%,主要位于中高山地区;其次是地形起伏度为70～200 m的小起伏地形,占26.14%,主要分布在中低山地区;微起伏(30～70 m)和平坦(0～30 m)地区占18.85%,主要位于东南部和东部山麓地带;大起伏地区所占比例最小,仅为1.74%,主要分布在山脉主脊地带.(3)地形起伏度与坡度的拟合度高于与海拔的拟合度,且随海拔高度和坡度增加,其高值区所占比重分别呈逐渐增加趋势,表现出较强的海拔与坡度规律性.     

二维溃坝问题的WAF算法及干湿边界研究

利用平衡的二阶WAF算法研究了复杂地形上的二维溃坝问题.基于三角形网格建立了扩展平衡的有限体积格式,用WAF格式和HLLC Riemann求解器近似数值通量,中矩形公式离散地形源项,重新定义数值河床处理干湿边界问题,保证算法是平衡和扩展平衡的.利用WAF数值算法研究了复杂地形条件下的二维溃坝波演进问题,较好地模拟了溃坝波在传播中同固体壁面碰撞、反射的现象,计算数据和已有结果相符,证明WAF算法能有效处理溃坝间断解、复杂地形和干湿边界问题.     

地形坡度对基流中地形Rossby波振幅的影响

 利用考虑地形作用的浅水波模式对基流中地形Rossby波振幅特征进行了数值计算.结果表明,地形坡度对地形Rossby波振幅具有增幅作用,在强基本气流中,增幅作用更明显,地形坡度的作用还使地形Rossby波最大振幅中心位置北移.     

陕北黄土地貌正负地形坡度组合研究

以沟沿线为分界线的黄土正负地形，是黄土地貌的基本特征，其中正负地形的坡面特征差异在黄土高原呈现一定的空间分异规律．本文以5m分辨率DEM为基本信息源，以自动提取的陕北黄土高原正负地形为依据，通过坡谱对比分析，研究陕北黄土高原不同地貌类型区正负地形的地面坡度组合特征．研究结果显示，在陕北黄土高原不同地貌类型区，其正负地形在所提取的坡谱曲线、坡谱偏度、平均坡度差、坡谱信息熵等一系列指标上有显著的差异．而且这种差异的空间分异呈现一定的规律性，在一定程度上反映了地面的破碎程度与发育程度．     

DEM对典型喀斯特山区地形及流域特征的尺度效应分析

通过对数字高程模型(DEM)数据进行最近邻方法重采样,获取不同空间尺度DEM数据.针对不同空间尺度DEM,研究地形因子和流域信息提取与DEM的尺度效应,并进行相关性分析.结果表明:1)随DEM空间尺度的增大,高程信息、坡度和地面粗糙度等地形因子的平均值呈下降趋势,河网总长度与河网密度值随DEM空间尺度的增大而减小,大尺度DEM无法较好地表达喀斯特山区细小河流信息;2)经相关性分析发现,坡度、地面粗糙度与DEM分辨率相关性较强,用幂函数拟合相关性为显著相关;3)借鉴信息熵理论方法分析可知,研究区地形和流域信息提取的DEM最佳分辨率范围区间为30~120 m.     

粒子系统支持下地形流模式表达研究

该文提出一种基于粒子系统的地形起伏动态可视化表达方法.首先利用D8算法并结合坡度等信息构建水流模型，基于DEM数据生成水流场数据；使用空间随机均匀和重要特征位置相结合的方法布设粒子，在粒子系统的支持下模拟高低起伏的地形水流场景，从而间接地实现DEM动态多尺度的可视化.以武汉市的DEM数据为例进行实验，结果表明该方法模拟得到的粒子流效果能真实反映其地形特征，该研究为DEM数据提供了新的表达方法.     

GIS数字地形模型的建立及应用研究

介绍了GIS数字地形模型（DTM）的构造原理和方法,用离散点移动拟合距离加权平衡插值方法生成了GIS数字高程模型（DEM）,以DEM为基础,用离散点插值数值拟合方法构造了DTM的数学模型,用该模型从DEM中提取地面单元的平均高程、相对高程、高差、高程变形、坡度、坡向、地面粗糙度、坡面形态、谷脊特征线、沟谷密度、沟谷深度等各种地形结构线,由EDM产生了三维地形立体模型和各种地形剖面,以及地面幅照度的计算和地形阴阳坡的划分等,用该方法对晋西离石羊道沟流域的土壤侵蚀进行了试验研究。     

基于起伏地形的SAR森林二次散射有效路径计算

提出了一种基于起伏地形的SAR森林二次散射有效路径计算方法. 采用大尺度面元拟合来描述地表的坡度变化,通过对散射粒子与大尺度面元的二次散射进行条件遍历,充分考虑了地表具有大尺度起伏特征时森林雷达二次散射可能不存在或存在多条二次散射有效路径的情况. 为了提高计算效率,一方面限定了遍历的面元范围,另一方面将森林场景划分为三维网格,用网格中心处有效路径的遍历结果作为网格内散射粒子的二次遍历条件. 计算机仿真给出了在分形模拟地形和实测DEM数据下二次散射有效路径的计算实例,并与单一坡度倾斜地表模型的计算结果进行了对比,结果表明,该方法能够有效地表征地形起伏情况下森林的雷达二次散射特征.      

基于混合DEM数据存储结构的三维地形可视化

为了解决三维地形可视化中的海量数据快速高精度渲染问题,基于创建三维地形所使用的两种主要数字高程模型TIN（Triangulated Irregular Network）和GRID,研究了模
型采样点的分布特征、各自优缺点以及存储数据结构,给出了构建混合DEM（Digital Elevation Models）模型的方法,详述了构建混合模型,计算地形复杂度的方法,混合模型的数据结构及三角网生成算法。通过实验说明了混合模型用于三维地形可视化的优势。     

DEM地形描述误差空间结构分析

首先提出ＤＥＭ（ＤｉｇｉｔａｌＥｌｅｖａｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ）地形描述误差的提取方法,通过误差地图以及量化研究方法,揭示ＤＥＭ误差的空间分布规律,试验结果显示：误差地图是实现ＤＥＭ误差可视化的有效方法;ＤＥＭ地形描述误差具有很强的空间自相关性,自相关值随地形复杂度与ＤＥＭ分辨率的改变而有规律的变化。     

基于地面约束的滨岸湿地微地貌LiDAR检测研究

 应用激光雷达数据生产高精度的数字地面模型,可为滨岸环境的研究提供精细的微地貌数据。提出用地面特征约束斜率分割区域,对陆面点采用小角度多重迭代分割,提取沟槽特征的方法;设计了一个综合应用斜率分割、密度和反射强度分割、高度分割来提取水下地形、出露沙洲、有水沟槽地等地面特征的技术方案。以佛罗里达州西海岸Citrus County滨岸地带作为研究区域,根据滨岸湿地地面要素在激光雷达点云中的特征,将其划分为滩涂、沟槽、出露沙洲、浅水水下地形,建立了的微地貌地面模型。通过对地面的拟合度检验以及光学影像目视解译对比,证明所采用的分割方法与常规建模方法相比,能更有效的处理地面破碎和水域环境下的点云分割工作,提高了DEM建模精度。     

起伏地形下福建省太阳总辐射的分布式模拟

基于数字高程模型(DEM)数据,综合考虑坡度、坡向、地形遮蔽度等因素,建立了起伏地形下总辐射分布式模型(包括起伏地形下太阳直接辐射、散射辐射和地形反射辐射的分布式模型)。利用1960～2010年数据模拟了福建省旬尺度100 m下的太阳总辐射及其空间分布。结果显示:福建省区域内总辐射平均值绝对误差最大为0. 04 MJ/m~2,平均绝对误差为0. 03 MJ/m~2,平均相对误差为8. 25%,个例年验证平均相对误差为9. 1%;模拟结果表明:福建省总辐射夏季各旬之间变化平缓,实际地形下总辐射受纬度影响没有冬季明显,冬季山地与滨海平原总辐射差异较大;太阳总辐射在局地地形下受坡度坡向影响十分明显,阳坡的辐射量要明显大于阴坡,其中冬季差异最明显;从坡度来看,坡度越大太阳总辐射受坡向的影响越大。     

基于城市框架数据的三维城市DEM生成方法

随着“数字城市”建设的不断深化,城市三维景观建设逐渐成为当前研究的热点,而数字高程模型DEM（Digital Elevation Model）作为三维城市模型的基础地形,是城市三维建设中不可缺少的部分。利用城市框架数据构建DEM的方法可以在符合地表实际起伏的情况下,使地面上模型更加贴合地表,更好地增加三维城市DEM的表现效果。其方法是把散点的高程信息与道路等关键城市框架的平面信息相结合,充分利用现有地形数据,快速生成DEM,具有成本低、速度快、易更新的特点。     

基于DEM的地学分析方法探讨与实现

基于ArcGIS9.3平台,结合数字高程模型(DEM)的各种常用地学分析技术,利用面向对象的VBA编程技术进行二次开发,建立了一个应用型的专门面向DEM分析的GIS系统.重点阐述了在DEM上实现坡度坡向分析、复杂地形特征提取等过程,深入探讨了建立在DEM数据基础上的地学分析功能的实现技术,提出了一套具体的地学分析方案.