洪涝事件信息建模与主动探测方法研究
发布时间：2023-10-02 04:27
洪涝事件在全球范围内频繁发生,并造成了严重的人员伤亡、经济损失和环境破坏等。研究洪涝事件的发生和发展规律,不仅是保障人民群众生命财产安全、促进社会经济可持续发展、维护国家繁荣稳定和构建和谐社会的重大需求,也是促进遥感与对地观测技术与洪涝应用领域相结合的关键。但洪涝事件的发生和发展往往不是一蹴而就的,常常需要历经潜伏、准备、发生和结束等多个阶段,在洪涝事件从发生到结束的整个生命周期中,跨部门的动静态信息共享、洪涝关键因子如洪涝范围的精确提取以及洪涝事件的提前探测与预警发布对于提高洪涝事件应对效率、辅助洪涝事件决策和减轻或避免洪涝事件损失意义重大,但现有研究中的模型、方法或服务尚不能完全解决这些问题,因此,本文从跨部门的动静态信息共享、洪涝关键因子中洪涝范围的精确提取以及洪涝事件的提前探测与预警发布这三方面开展研究,以期实现洪涝事件信息的跨部门高效共享、洪涝发生范围的精确估计以及洪涝事件的事前探测与通知。跨部门的动静态信息共享能够促进参与洪涝事件应对的各部门间的信息交流,降低洪涝事件信息交流成本,提高洪涝事件应对效率,但目前尚缺乏一种统一的洪涝事件动静态信息表征模型,给洪涝事件的信息交流造...
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 洪涝事件分类
1.1.2 洪涝监测应用需求
1.1.3 洪涝事件管理
1.1.4 洪涝范围提取
1.1.5 洪涝事件服务
1.2 国内外研究现状
1.2.1 洪涝事件信息管理
1.2.2 洪涝关键因子提取
1.2.3 洪涝事件灾前发现
1.3 存在问题与研究意义
1.4 研究目标与内容
1.5 论文结构安排
2 理论基础及相关技术
2.1 传感网及相关信息模型
2.1.1 传感器建模语言
2.1.2 观测与测量编码模型
2.1.3 事件模式标记语言
2.1.4 过滤器编码语言
2.2 复杂系统的信息建模
2.2.1 元数据和元模型
2.2.2 MOF四层元建模框架
2.3 基于B-Snake模型的目标轮廓提取
2.3.1 问题描述与能量函数构建
2.3.2 能量函数最小值求解
2.3.3 模型改进与优化
2.4 传感网服务接口
2.4.1 传感器观测服务
2.4.2 传感器事件服务
2.5 本章小结
3 面向观测的洪涝事件信息建模
3.1 面向观测的元建模框架
3.2 洪涝事件元数据结构
3.2.1 九元组洪涝事件元模型
3.2.2 洪灾任务库和知识库构建
3.2.3 洪涝事件元模型UML类图
3.2.4 洪涝事件元模型模式设计
3.3 洪涝事件元数据扩展机制
3.4 洪涝事件描述模型实例
3.4.1 形式化表达
3.4.2 模型实例
3.4.3 数据查找辅助
3.5 模型对比与评价
3.6 本章小结
4 基于MB-Snake模型的洪涝范围精确提取
4.1 原理与算法设计
4.2 自适应影像预处理
4.3 拓扑冲突检测与处理机制
4.3.1 拓扑冲突检测方法
4.3.2 拓扑冲突处理机制
4.4 迭代自动终止条件
4.5 边界提取实验及结果
4.5.1 实验数据
4.5.2 对比实验结果
4.6 算法对比及精度评价
4.6.1 定性结果对比
4.6.2 定量精度评价
4.7 算法稳定性分析
4.7.1 初始轮廓位置稳定性分析
4.7.2 参数设置稳定性分析
4.7.3 影像要求
4.8 本章小结
5 基于AB-Snake模型的洪涝范围自动提取
5.1 原理与算法设计
5.2 自动初始化方案
5.2.1 自动初始种子点选取
5.2.2 自动生长阈值确定
5.3 AB-Snake变形与终止
5.4 轮廓后处理
5.5 实验及结果
5.5.1 实验数据
5.5.2 实验结果
5.6 结果评价
5.6.1 定性分析
5.6.2 定量精度评价
5.7 算法分析
5.7.1 适用性分析
5.7.2 灵敏性分析
5.7.3 参数选取分析
5.8 本章小结
6 基于过滤机制的洪涝事件主动探测
6.1 服务方法概述
6.2 观测数据实时接入与SES注册
6.2.1 观测数据实时接入
6.2.2 观测数据SES注册
6.3 观测数据异常过滤与洪灾探测
6.3.1 洪灾过滤模型设计
6.3.2 模式匹配与洪灾探测
6.4 洪灾事件主动探测实例
6.4.1 实验数据
6.4.2 洪灾事件订阅模型构建
6.4.3 模式匹配与探测结果展示
6.4.4 探测结果验证
6.5 本章小结
7 洪涝事件信息综合管理与主动探测原型系统
7.1 总体框架
7.2 数据库设计
7.3 功能模块设计与实现
7.3.1 地面数据实时接入
7.3.2 遥感数据信息提取
7.3.3 洪灾订阅模型构建
7.3.4 洪灾事件主动探测
7.3.5 洪灾事件建模与存档
7.3.6 历史洪灾事件查询
7.4 梁子湖洪涝事件信息综合管理与主动探测实例
7.4.1 实验区与流程设计
7.4.2 梁子湖洪涝事件信息集成管理
7.4.3 梁子湖洪涝范围提取
7.4.4 梁子湖洪涝事件探测与主动预警
7.5 本章小结
8 总结与展望
8.1 总结
8.2 展望
参考文献
攻读博士学位论文期间论文与科研情况
致谢
本文编号：3850093
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 洪涝事件分类
1.1.2 洪涝监测应用需求
1.1.3 洪涝事件管理
1.1.4 洪涝范围提取
1.1.5 洪涝事件服务
1.2 国内外研究现状
1.2.1 洪涝事件信息管理
1.2.2 洪涝关键因子提取
1.2.3 洪涝事件灾前发现
1.3 存在问题与研究意义
1.4 研究目标与内容
1.5 论文结构安排
2 理论基础及相关技术
2.1 传感网及相关信息模型
2.1.1 传感器建模语言
2.1.2 观测与测量编码模型
2.1.3 事件模式标记语言
2.1.4 过滤器编码语言
2.2 复杂系统的信息建模
2.2.1 元数据和元模型
2.2.2 MOF四层元建模框架
2.3 基于B-Snake模型的目标轮廓提取
2.3.1 问题描述与能量函数构建
2.3.2 能量函数最小值求解
2.3.3 模型改进与优化
2.4 传感网服务接口
2.4.1 传感器观测服务
2.4.2 传感器事件服务
2.5 本章小结
3 面向观测的洪涝事件信息建模
3.1 面向观测的元建模框架
3.2 洪涝事件元数据结构
3.2.1 九元组洪涝事件元模型
3.2.2 洪灾任务库和知识库构建
3.2.3 洪涝事件元模型UML类图
3.2.4 洪涝事件元模型模式设计
3.3 洪涝事件元数据扩展机制
3.4 洪涝事件描述模型实例
3.4.1 形式化表达
3.4.2 模型实例
3.4.3 数据查找辅助
3.5 模型对比与评价
3.6 本章小结
4 基于MB-Snake模型的洪涝范围精确提取
4.1 原理与算法设计
4.2 自适应影像预处理
4.3 拓扑冲突检测与处理机制
4.3.1 拓扑冲突检测方法
4.3.2 拓扑冲突处理机制
4.4 迭代自动终止条件
4.5 边界提取实验及结果
4.5.1 实验数据
4.5.2 对比实验结果
4.6 算法对比及精度评价
4.6.1 定性结果对比
4.6.2 定量精度评价
4.7 算法稳定性分析
4.7.1 初始轮廓位置稳定性分析
4.7.2 参数设置稳定性分析
4.7.3 影像要求
4.8 本章小结
5 基于AB-Snake模型的洪涝范围自动提取
5.1 原理与算法设计
5.2 自动初始化方案
5.2.1 自动初始种子点选取
5.2.2 自动生长阈值确定
5.3 AB-Snake变形与终止
5.4 轮廓后处理
5.5 实验及结果
5.5.1 实验数据
5.5.2 实验结果
5.6 结果评价
5.6.1 定性分析
5.6.2 定量精度评价
5.7 算法分析
5.7.1 适用性分析
5.7.2 灵敏性分析
5.7.3 参数选取分析
5.8 本章小结
6 基于过滤机制的洪涝事件主动探测
6.1 服务方法概述
6.2 观测数据实时接入与SES注册
6.2.1 观测数据实时接入
6.2.2 观测数据SES注册
6.3 观测数据异常过滤与洪灾探测
6.3.1 洪灾过滤模型设计
6.3.2 模式匹配与洪灾探测
6.4 洪灾事件主动探测实例
6.4.1 实验数据
6.4.2 洪灾事件订阅模型构建
6.4.3 模式匹配与探测结果展示
6.4.4 探测结果验证
6.5 本章小结
7 洪涝事件信息综合管理与主动探测原型系统
7.1 总体框架
7.2 数据库设计
7.3 功能模块设计与实现
7.3.1 地面数据实时接入
7.3.2 遥感数据信息提取
7.3.3 洪灾订阅模型构建
7.3.4 洪灾事件主动探测
7.3.5 洪灾事件建模与存档
7.3.6 历史洪灾事件查询
7.4 梁子湖洪涝事件信息综合管理与主动探测实例
7.4.1 实验区与流程设计
7.4.2 梁子湖洪涝事件信息集成管理
7.4.3 梁子湖洪涝范围提取
7.4.4 梁子湖洪涝事件探测与主动预警
7.5 本章小结
8 总结与展望
8.1 总结
8.2 展望
参考文献
攻读博士学位论文期间论文与科研情况
致谢
本文编号：3850093
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