黃土坡面水蝕模擬的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、黃土高原是世界上水土流失最嚴(yán)重的區(qū)域之一，其坡面水蝕模型復(fù)雜、涉及到大量的空間數(shù)據(jù)，如何將預(yù)測(cè)的水土流失量以可視化形式表達(dá)是侵蝕模型研究的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。由于水土流失成因分析的復(fù)雜性和多樣性的增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的水蝕模型不能很綜合地刻畫黃土坡面特有的水蝕現(xiàn)狀，從黃土高原的陡坡地貌和淺溝水蝕出發(fā)，實(shí)現(xiàn)其數(shù)學(xué)模型的計(jì)算機(jī)軟件模擬，近而利用二維地圖將侵蝕數(shù)據(jù)圖形化成為一個(gè)值得研究的方向。因此，地理信息系統(tǒng)在水土流失領(lǐng)域研究的發(fā)展，為侵蝕模型的空間數(shù)據(jù)分

2、析提供了新的思路和方法，針對(duì)組件GIS在三維圖形模擬方面的功能單一，不能獨(dú)立開發(fā)的不足，可以采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)完成三維GIS的基本功能。 針對(duì)上述問題，本論文主要研究如何將坡面水蝕研究中得到的各類參數(shù)因子和各種空間數(shù)據(jù)的地圖信息等在同一應(yīng)用平臺(tái)上有機(jī)地結(jié)合起來，首先利用組件式GIS實(shí)現(xiàn)水蝕影響因子二維地形圖上的空間分析。其次，完成坡面尺度上水蝕模型計(jì)算的中間結(jié)果的可視化，并且將模型的數(shù)值計(jì)算功能嵌入GIS模塊中，將數(shù)值模擬的結(jié)果地

3、圖化；最后通過三維坡面地貌形態(tài)的模擬將真實(shí)的景觀構(gòu)造表達(dá)出來，并且在此基礎(chǔ)上動(dòng)態(tài)模擬坡面在侵蝕過程中的場(chǎng)景變化過程。本文完成的主要工作如下： (1)研究MapX組件的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，采用MapX把水蝕過程中抽象的地理空間信息以電子地圖的形式組織、管理起來，結(jié)合VC++實(shí)現(xiàn)電子地圖的專題制圖，圖層疊加，坡向、坡度分析等，從景觀生態(tài)學(xué)的角度分析水蝕影響因子的內(nèi)在聯(lián)系，定性地分析水蝕原因。 (2)研究水蝕模型的原理，設(shè)計(jì)侵蝕模數(shù)

4、計(jì)算的軟件模型，定量地分析水蝕強(qiáng)度，應(yīng)用此模塊計(jì)算并分析黃土坡面典型試驗(yàn)區(qū)的水蝕規(guī)律。探索將水蝕數(shù)據(jù)綁定到組件式GIS功能模塊從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)地圖化的方法，將參數(shù)因子與空間地圖相關(guān)聯(lián)，并根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果制作侵蝕專題圖。 (3)研究分形布朗運(yùn)動(dòng)原理和景觀分形維數(shù)的理論，采用隨機(jī)中點(diǎn)位移算法生成坡面的虛擬景觀，并通過OpenGL增加天空紋理與地形紋理等來增強(qiáng)地形真實(shí)感。在此基礎(chǔ)上，深入到坡面水蝕的動(dòng)態(tài)過程，從三維可視化角度動(dòng)態(tài)顯示坡面的