黃土高原小流域侵蝕預(yù)測(cè)與景觀虛擬研究.pdf

1、黃土高原是世界上土壤侵蝕最嚴(yán)重的區(qū)域之一，水土流失導(dǎo)致該地區(qū)土層變薄、養(yǎng)分減少、植被退化、生態(tài)脆弱，經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢，同時(shí)侵蝕產(chǎn)沙淤積下游河道，加劇洪澇災(zāi)害。因此，國(guó)家十分重視并采取多項(xiàng)措施來(lái)開展黃土高原水土保持生態(tài)建設(shè)，但水土流失形勢(shì)仍比較嚴(yán)峻。 本研究采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行黃土高原小流域侵蝕預(yù)測(cè)，分析了小流域的真實(shí)感三維景觀虛擬的理論與關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)探索了虛擬的實(shí)現(xiàn)方法，開發(fā)完成小流域侵蝕預(yù)測(cè)與景觀虛擬系統(tǒng)。主要研究工作和結(jié)論如

2、下： (1)改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法，選取小流域的年均降雨量、產(chǎn)洪降雨量、年徑流量、產(chǎn)洪徑流量等影響因素，作為輸入變量，小流域的侵蝕量作為預(yù)測(cè)結(jié)果。以多年實(shí)地觀測(cè)數(shù)據(jù)訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，并檢驗(yàn)預(yù)測(cè)結(jié)果，取得了較好的預(yù)測(cè)精度。 (2)探討了基于等高線的小流域地形的三維建模；提出了頂點(diǎn)法向量的加權(quán)平均法，較好地解決了光照模型的連續(xù)性問題并增強(qiáng)真實(shí)感；采用天空球模型，加以紋理貼圖及時(shí)鐘控制，實(shí)現(xiàn)了天空云彩的動(dòng)態(tài)飄浮效果。 (3)

3、樹木的虛擬中，使用基于圖像的“十字交叉法”建模方式，獲得較真實(shí)效果和較快繪制速率。 (4)研究了粒子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自然降雨模擬，選取位置、生命期、形狀等作為粒子屬性，采用鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，依次產(chǎn)生新粒子，計(jì)算粒子運(yùn)動(dòng)，繪制粒子，消除死亡粒子。 (5)小流域的地表徑流是一個(gè)復(fù)雜的物理過程，三維虛擬過程中，對(duì)地學(xué)模型中水流方向算法進(jìn)行簡(jiǎn)化，采用八網(wǎng)格算法確定水流運(yùn)動(dòng)方向。對(duì)于地形中的低洼處，以逐步抬高低洼點(diǎn)高程的方法，解決了徑流的連續(xù)