基于GIS的地下水位红线管理可视化技术研究

发布时间：2017-06-28 13:17

  本文关键词：基于GIS的地下水位红线管理可视化技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：“地下水位红线管理”是指为落实“最严格水资源管理制度”而产生的根据地下水位红线指标来管理地下水水位,约束与规范地下水开采活动的重要措施。现有的地下水位红线管理方式较为传统,多采用数据统计技术与数据对比加以实现,属于纯属性数据分析方法,难以准确反映地下水位随时间和空间的动态变化特征；同时,单纯利用属性数据统计与分析的方法,也存在分析过程繁杂、结果不够直观等问题。鉴此,本文研究了将GIS技术引入地下水位红线管理中,基于空间数据库,利用GIS的空间专题制图技术反映红线管理的数据的时空变化特征；借助空间分析算法实现地下水位的红线分析、圈定超量开采区域的边界；基于3DGIS技术,对模拟仿真方法进行改进,将三维水文地质模型与地下水流场进行集成,从三维空间的角度仿真模拟地下水流场的变化特征。研究结果表明：应用GIS技术进行地下水位红线管理,可直观、多层次、多维度地反映研究区域水文地质条件及水位的时空分布特征,较大程度地提高地下水位红线管理空间辅助决策的水平,有效降低数据管理与水位红线分析的复杂度。本论文主要的研究内容与成果如下：(1)地下水位红线管理的数据分析与管理。地下水红线管理涉及较为复杂的空间和属性数据,对于空间数据而言,又往往因涵盖时间信息而成为时空数据。论文对这些具备时空特性的、揭示地下水三维运动规律的地理要素通过概化、建模以及可视化的方法展开研究。采用GIS空间数据库技术,将这些复杂的数据,以简明、清晰、准确的方式呈现出来,为红线分析提供参考,为地下水位红线管理的可视化研究提供数据支撑。(2)地下水位红线管理的二维可视化技术研究。基于GIS技术,对现有水位过程曲线的绘制方法进行改进。在水文地质剖面图的基础上,研究水位剖面图的绘制方法。研究流场的可视化方法,并重点对流线的绘制方法进行研究。在水位可视化的基础上进行水位红线分析,并将分析结果量化和可视化,全面了解管理区域地下水超采情况及其空间分布情况。(3)地下水位红线管理的三维可视化技术研究。地下水赋存和运移的地质环境,是影响地下水动态变化的基本因素,现有的三维地质建模技术已经相对成熟,但面向水文地质领域的含水层系统建模的研究仍不多见。论文根据地下水赋存条件与运动规律,结合水文地质专业知识,研究面向水文地质领域的三维地质模型构模方法,从三维视角直观地反映出研究区域水文地质条件、地下水的赋存与运移情况以及水位红线警戒面的空间位置与变化趋势。地下水流场是描述地下水运动最有效的方式之一,论文研究将无稳定方向性的孔隙渗流概化成为具有稳定可算方向的三维水流,通过点箭头的形式反映地下水的运动方向和流速的大小的方法,直观地反映地下水流的三维流场。在三维水文地质模型和流场可视化的基础上进行水位红线分析,并将分析结果可视化。
【关键词】：GIS 水位红线 三维水文地质模型 流场 2D与3D可视化
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P208;P641.8
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-21
• 1.1 研究背景和意义13-14
• 1.1.1 研究背景13-14
• 1.1.2 研究意义14
• 1.2 国内外研究现状14-17
• 1.2.1 地下水位红线管理研究现状14-15
• 1.2.2 三维地质建模研究现状15-16
• 1.2.3 地下水流场可视化研究现状16-17
• 1.2.4 存在的不足17
• 1.3 研究目标与研究内容17-19
• 1.3.1 研究目标17-18
• 1.3.2 研究内容18-19
• 1.4 技术路线19
• 1.5 论文结构19-21
• 第2章 地下水位红线管理的数据分析21-29
• 2.1 地下水位红线管理概述21-22
• 2.2 红线管理的数据及其特征分析22-25
• 2.2.1 地下水位红线特征分析22-23
• 2.2.2 地下水位动态特征分析23-24
• 2.2.3 地下水赋存与运移环境特征分析24-25
• 2.3 基于GIS的地下水位红线管理数据25-28
• 2.3.1 地下水位红线数据组织与管理25-26
• 2.3.2 地下水位动态特征数据组织与管理26-27
• 2.3.3 地下水赋存与运移环境数据组织与管理27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 地下水位红线管理的二维可视化技术研究29-47
• 3.1 基于监测井点的地下水位红线管理29-32
• 3.1.1 历史水位曲线绘制29-30
• 3.1.2 基于监测井点的水位红线管理方法30-32
• 3.2 基于水位剖面图的红线管理32-34
• 3.2.1 水位剖面图绘制32-33
• 3.2.2 基于水位剖面图的水位红线管理方法33-34
• 3.3 基于地下水流场的红线管理34-44
• 3.3.1 地下水流场可视化方法35-36
• 3.3.2 流线绘制36-42
• 3.3.3 基于流场的水位红线管理方法42-44
• 3.4 本章小结44-47
• 第4章 地下水位红线管理的三维可视化技术研究47-59
• 4.1 三维水文地质建模方法47-54
• 4.1.1 三维空间数据模型分析47-48
• 4.1.2 地质钻孔模型构建方法48
• 4.1.3 含水层分层界面TIN模型构建48-49
• 4.1.4 含水层系统三维地质模型的构建49-54
• 4.2 三维孔隙地下水流场构建54-57
• 4.2.1 含水层水位的空间分布特征与可视化方法54-55
• 4.2.2 三维地下水流的虚拟仿真与可视化方法55-57
• 4.3 基于水文地质模型及虚拟水流的红线管理57-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第5章 地下水位红线管理可视化的应用59-73
• 5.1 研究样区概述59-61
• 5.1.1 样区选择依据59
• 5.1.2 地下水开采和监测情况59-61
• 5.1.3 地下水位红线划定依据及结果61
• 5.2 原型系统设计61-62
• 5.3 系统运行结果与分析62-72
• 5.3.1 样区地下水位红线管理的二维可视化62-67
• 5.3.2 样区地下水位红线管理的三维可视化67-71
• 5.3.3 研究成果应用分析71-72
• 5.4 本章小结72-73
• 第6章 结论与展望73-75
• 6.1 结论73
• 6.2 展望73-75
• 参考文献75-79
• 在读期间发表的学术论文及研究成果79-80
• 致谢80

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 张文耀;孙波;王义;;基于拓扑的二维流场流线放置算法[A];第十二届现代数学和力学会议论文集[C];2010年

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本文编号：493990