利用GDAL和OpenCV的海平面上升淹没模拟
发布时间：2021-08-18 17:08
由于全球气候变暖造成海平面上升,致使沿海城市面临将来被海水淹没的威胁。利用GDAL（geospatial data abstraction library）和OpenCV（open source computer vision library）开发了淹没算法和模拟系统,使用GDAL库处理Landsat卫星数据和ASTRE GDEM （advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer global digital elevation model）高程数据,同时OpenCV Mat数据结构作为底层数据结构。系统实现了有源淹没算法及其可视化。该模拟系统可以为海岸城市淹没灾害预警提供有效的支持。
【文章来源】：测绘地理信息. 2020,45(04)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
数据读取模块程序流程图
基于栅格模型的海水淹没分析分无源和有源两种。无源淹没顾名思义就是无源头的淹没,即所有高程值低于淹没值的点全部计入淹没区。这种淹没又被称为降雨性淹没,是因为这种淹没更像整个区域大面积均匀降水,不考虑区域连通,更不考虑地表地形的水流路径。因此,无源淹没在洪水模拟中,常常被用作地形平坦、地表类型相对单一的区域。从计算机处理的角度来看,无源淹没算法简单高效,通常只需要按某种顺序遍历待分析区域每个格网单元并做出相应的处理即可。有源淹没是相对无源淹没而提出的。与无源淹没只考虑高度不同的是,有源淹没是一种具有源头的淹没,从淹没源头开始,所有流水能到达的范围才会计入淹没范围。例如,洪水淹没模拟中,大坝崩塌时,水流会根据地形的不同流向地势较低的地方,但洪水可能会被洼地周围的高地阻拦而不会流入洼地中,即使洼地的中的高程值满足被淹没的要求。在现实中,有源淹没的情形也更加复杂,涉及到区域连通、水流方向等多个方面的问题。有源淹没算法流程如图2所示。正是因为有源淹没相对接近流水的真实情况,因此,在洪水淹没中占有重要的地位。但其考虑问题较多,包括低洼地连通性分析、地表径流形成、水流方向判断等问题,导致其程序效率较低。目前,许多研究都使用了种子蔓延算法来进行计算机模拟,简单来说,就是首先选择一个种子点作为计算起点,然后处理该栅格,并计算其周围8个栅格的高程,选择合适的栅格加入种子列表,直到种子列表中没有符合要求的点便结束淹没模拟,整个过程看起来像是从种子点蔓延到四周,直至淹没边界。
系统前台用户界面,从上到下依次为菜单栏、工具栏、软件主区域、状态栏。菜单栏包括系统全部的操作,工具栏是对图像常用工具的映射,包括放缩、复位等,状态栏用于系统展示重要操作后的结果或用户提示。其中主区域根据功能不同采用了多个浮动窗口,使得窗口位置可以由用户自行按照喜好调整。主区域分为4个窗口,左上角窗口为本地图片浏览器,左下角窗口为图像管理器,中间窗口为主显示区,右边窗口为图像处理功能选择区。显示界面如图3所示。2.4 试验
【参考文献】：
期刊论文
[1]采用遥感和GIS技术的洪水痕迹提取与范围估测[J]. 毕京佳,黄海军,刘艳霞. 遥感信息. 2016(06)
[2]基于球面QTM的大范围有源淹没算法研究[J]. 邢华桥,侯妙乐,王磊,姜晓轶. 测绘通报. 2015(12)
[3]基于球面QTM的海平面上升淹没模拟系统[J]. 邢华桥,侯妙乐,王磊,姜晓轶. 系统仿真学报. 2015(11)
[4]利用GDAL扩展ArcGISEngine对HDF文件的支持[J]. 申焕,石晓春,胡勇修. 测绘地理信息. 2013(03)
[5]基于DEM的洪水淹没模拟分析及虚拟现实表达[J]. 杨军,贾鹏,周廷刚,张敏,刘微. 西南大学学报(自然科学版). 2011(10)
[6]一种基于DEM的洪水有源淹没算法的设计与实现[J]. 张东华,刘荣,张咏新,谢精华. 东华理工大学学报(自然科学版). 2009(02)
[7]基于GIS和数学形态学的洪水淹没研究[J]. 李发文,张行南,杜成旺. 水利水电科技进展. 2005(06)
[8]基于GIS的辽河三角洲潜在海平面上升淹没损失评估[J]. 栾维新,崔红艳. 地理研究. 2004(06)
[9]基于GIS格网模型的洪水淹没分析方法[J]. 丁志雄,李纪人,李琳. 水利学报. 2004(06)
[10]基于GIS的复杂地形洪水淹没区计算方法[J]. 刘仁义,刘南. 地理学报. 2001(01)
本文编号：3350287
【文章来源】：测绘地理信息. 2020,45(04)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
数据读取模块程序流程图
基于栅格模型的海水淹没分析分无源和有源两种。无源淹没顾名思义就是无源头的淹没,即所有高程值低于淹没值的点全部计入淹没区。这种淹没又被称为降雨性淹没,是因为这种淹没更像整个区域大面积均匀降水,不考虑区域连通,更不考虑地表地形的水流路径。因此,无源淹没在洪水模拟中,常常被用作地形平坦、地表类型相对单一的区域。从计算机处理的角度来看,无源淹没算法简单高效,通常只需要按某种顺序遍历待分析区域每个格网单元并做出相应的处理即可。有源淹没是相对无源淹没而提出的。与无源淹没只考虑高度不同的是,有源淹没是一种具有源头的淹没,从淹没源头开始,所有流水能到达的范围才会计入淹没范围。例如,洪水淹没模拟中,大坝崩塌时,水流会根据地形的不同流向地势较低的地方,但洪水可能会被洼地周围的高地阻拦而不会流入洼地中,即使洼地的中的高程值满足被淹没的要求。在现实中,有源淹没的情形也更加复杂,涉及到区域连通、水流方向等多个方面的问题。有源淹没算法流程如图2所示。正是因为有源淹没相对接近流水的真实情况,因此,在洪水淹没中占有重要的地位。但其考虑问题较多,包括低洼地连通性分析、地表径流形成、水流方向判断等问题,导致其程序效率较低。目前,许多研究都使用了种子蔓延算法来进行计算机模拟,简单来说,就是首先选择一个种子点作为计算起点,然后处理该栅格,并计算其周围8个栅格的高程,选择合适的栅格加入种子列表,直到种子列表中没有符合要求的点便结束淹没模拟,整个过程看起来像是从种子点蔓延到四周,直至淹没边界。
系统前台用户界面,从上到下依次为菜单栏、工具栏、软件主区域、状态栏。菜单栏包括系统全部的操作,工具栏是对图像常用工具的映射,包括放缩、复位等,状态栏用于系统展示重要操作后的结果或用户提示。其中主区域根据功能不同采用了多个浮动窗口,使得窗口位置可以由用户自行按照喜好调整。主区域分为4个窗口,左上角窗口为本地图片浏览器,左下角窗口为图像管理器,中间窗口为主显示区,右边窗口为图像处理功能选择区。显示界面如图3所示。2.4 试验
【参考文献】：
期刊论文
[1]采用遥感和GIS技术的洪水痕迹提取与范围估测[J]. 毕京佳,黄海军,刘艳霞. 遥感信息. 2016(06)
[2]基于球面QTM的大范围有源淹没算法研究[J]. 邢华桥,侯妙乐,王磊,姜晓轶. 测绘通报. 2015(12)
[3]基于球面QTM的海平面上升淹没模拟系统[J]. 邢华桥,侯妙乐,王磊,姜晓轶. 系统仿真学报. 2015(11)
[4]利用GDAL扩展ArcGISEngine对HDF文件的支持[J]. 申焕,石晓春,胡勇修. 测绘地理信息. 2013(03)
[5]基于DEM的洪水淹没模拟分析及虚拟现实表达[J]. 杨军,贾鹏,周廷刚,张敏,刘微. 西南大学学报(自然科学版). 2011(10)
[6]一种基于DEM的洪水有源淹没算法的设计与实现[J]. 张东华,刘荣,张咏新,谢精华. 东华理工大学学报(自然科学版). 2009(02)
[7]基于GIS和数学形态学的洪水淹没研究[J]. 李发文,张行南,杜成旺. 水利水电科技进展. 2005(06)
[8]基于GIS的辽河三角洲潜在海平面上升淹没损失评估[J]. 栾维新,崔红艳. 地理研究. 2004(06)
[9]基于GIS格网模型的洪水淹没分析方法[J]. 丁志雄,李纪人,李琳. 水利学报. 2004(06)
[10]基于GIS的复杂地形洪水淹没区计算方法[J]. 刘仁义,刘南. 地理学报. 2001(01)
本文编号：3350287
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