基于军事事件的GIS空间分析与建模应用研究

发布时间：2018-04-19 21:38

  本文选题：地理信息系统 + 空间分析　； 参考：《兰州交通大学》2014年硕士论文

【摘要】：随着信息技术的不断发展，战争形态发生了翻天覆地的变化，因而研究战争中军事事件成为各个领域越来越热门的课题。现代战争中，小型核武器和化学武器的使用，给战争过程带来了极大的不确定性，这种不确定性更需要领域专家做出确定性的预测。地理信息系统技术(Geographic Information System，GIS)作为研究空间信息的学科，在军事问题的处理中发挥了自己独到的作用，而空间分析（Spatial Analysis, SA）及建模是利用几何关系、拓扑关系及空间属性等来研究空间现象发展变化过程，可作为定量化建模研究军事事件的必要手段。 本文以GIS空间分析为基础，结合国内外军事事件建模的研究现状，在系统研究大气湍流运动的基础上，模拟在假定的战场环境下毒气扩散过程,构建毒气的扩散模型.最后基于ARCGIS二次开发平台开发了验证程序，对扩散后的浓度数据进行了对比分析，给出决策建议。本文主要内容如下： (1)简要阐述了军事事件的研究方法、军事地理信息系统的发展演变过程，以及M-GIS在实际的军事事件中的应用领域和应用范围。由于军事事件中，空间分析建模是通过“空间数据+方法”的模式实现的，故研究了论文中所需的GIS空间数据组织方式，，详细描述了空间数据的特征及其结构，对论文中涉及到的图形区域网格化理论进行描述，阐述了网格数据的数据结构。对建模中所需的大气湍流理论进行了较为深入的研究，对比分析了常用的大气湍流运动方程。 (2)建立了毒气扩散模型。战场环境下毒气扩散需要考虑特定的大气要素条件，即毒气扩散气象要素，对风和大气稳定度两类气象因子的影响进行了细致描述。确定初始气象因子的情况下，基于高斯点源烟羽扩散模式，修正毒气扩散的相关参数。构建出战场环境下毒气扩散模型，得到毒气扩散过程中浓度变化数据。 (3)毒气扩散建模中的关键技术分析。阐述了毒气扩散的计算流程和输入条件的设定；建立了高斯坐标向地理坐标转换的数学变化公式，筛选出了特定空间范围的毒气浓度数值，减少模型的运算量；进行了空间插值运算，生成毒气扩散浓度等值线，便于实验数据的分析解译；最后输入特定的实验数据，得到运算后的毒气浓度数据。对实验后得到的数据给予详细的剖析，验证模型的准确性，做出军事决策上的建议。
[Abstract]:With the development of information technology, the war pattern has changed dramatically, so the study of military affairs has become a hot topic in every field. In modern warfare, the use of small nuclear and chemical weapons has brought great uncertainty to the process of war. Geographic Information system (GIS), as a research subject of spatial information, has played a unique role in the processing of military problems, and spatial analysis and modeling is based on geometric relations. Topological relations and spatial attributes can be used to study the development and change of spatial phenomena, which can be used as a necessary means for quantitative modeling to study military events. On the basis of GIS spatial analysis, combined with the present situation of military event modeling at home and abroad, based on the systematic study of atmospheric turbulence motion, this paper simulates the gas diffusion process in the hypothetical battlefield environment, and constructs the gas diffusion model. Finally, based on the ARCGIS secondary development platform, a verification program is developed, and the concentration data after diffusion are compared and analyzed, and the decision suggestions are given. The main contents of this paper are as follows: 1) the research methods of military events, the development and evolution of military geographic information system, and the application field and scope of M-GIS in actual military events are briefly described. In military affairs, the spatial analysis modeling is realized by the pattern of "spatial data method", so the GIS spatial data organization mode is studied in this paper, and the characteristics and structure of spatial data are described in detail. This paper describes the theory of gridding of graphics region, and expounds the data structure of grid data. The atmospheric turbulence theory needed in modeling is deeply studied, and the commonly used equations of atmospheric turbulence motion are compared and analyzed. The model of gas diffusion is established. The influence of two kinds of meteorological factors, wind and atmospheric stability, is described in detail by considering the specific conditions of atmospheric elements, that is, the meteorological elements of gas gas diffusion in battlefield environment. Based on Gao Si's point source plume diffusion model, the relevant parameters of gas diffusion are modified under the condition of determining initial meteorological factors. The model of gas diffusion in battlefield environment is constructed, and the data of concentration change in the process of gas diffusion are obtained. Analysis of key techniques in gas diffusion modeling. The calculation flow of gas diffusion and the setting of input condition are expounded, the mathematical change formula of transformation from Gao Si coordinate to geographical coordinate is established, and the value of gas concentration in a specific space range is screened out to reduce the calculation amount of the model. The spatial interpolation operation is carried out to generate the contours of the gas diffusion concentration, which is convenient for the analysis and interpretation of the experimental data. Finally, the specific experimental data are inputted to obtain the calculated gas concentration data. The data obtained from the experiment are analyzed in detail, the veracity of the model is verified, and some suggestions on military decision are made.
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P208;E99

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本文编号：1774813