数字黑河的思考与实践1:为流域科学服务的数字流域

多学科数据的收集和积累、多学科模型的集成以及现代化的观测系统是发展流域科学的必要前提。"数字黑河"是为黑河流域科学研究和流域集成管理而搭建的集数据、模型和观测系统于一体的信息化平台,是"数字地球"在流域尺度上的一次实践性尝试。数字黑河由数据平台、模型平台和数字化观测系统组成,其核心是观测、数据和模型平台中的信息基础设施建设,但同时也外延而扩展为以流域综合模型为骨架的各种应用。"数字黑河"已阶段性地完成了数据集成,在线数据量超过1 000 GB,并实现了完全共享,有力地支持了黑河流域的各项研究工作;在模型集成方面已初步建成了流域综合模型和空间决策支持系统。"数字黑河"的进一步构想是在e-Science的框架下将数据系统、观测系统、模型系统、信息发布系统、高性能计算及科学计算可视化集成为一个整体。     

三维地理信息技术在地质调查中的应用

三维地理信息技术是目前GIS科学发展的新趋势之一.它以三维虚拟可视化技术给用户展现地理空间现象,不仅能表达空间对象间的平面关系,而且能描述和表达他们之间的立体关系.3D GIS平台仿真展示地形(地貌)、地质体的三维场景,地质三维可视化应用,能便于地学工作者深入分析地质体的空间展布规律,尤其是通过视点的变化,拓宽观察地质体空间展布的视野.     

数字孪生流域: 未来流域治理管理的新基建新范式

数字孪生流域是数字孪生地球的重要组成部分, 厘清数字孪生流域理论定义和内涵是研究和建设数字孪生流域的前提和基础, 对流域智慧化治理管理具有重要意义。本文基于数字孪生理论技术, 开展了以下研究: ①给出了数字孪生流域的定义, 认为数字孪生流域是以服务流域全生命周期管理的全量数据和领域知识驱动物理流域和虚拟流域交互映射、共智进化、虚实融合的新基建新范式, 并辨析了与传统建模仿真的区别。②数字孪生流域内涵是通过"由实入虚"、"以虚映实"和"由虚控实"实现物理流域对象的全生命周期管控, 特征包括高度保真、演化自治、实时同步、闭环互动和共生进化。③数字孪生流域基本模型由物理流域、虚拟流域、实时连接交互、数字赋能服务、孪生流域数据和孪生流域知识组成, 其核心能力包括物理流域感知操控、全要素数字化表达、实景可视动态呈现、流域数据融合供给、流域知识融合供给、流域模拟仿真推演及孪生自主学习优化。④提出数字孪生流域要解决的关键科学问题和关键技术体系, 并从感知网、数据网、知识网、模型网及服务网展望了数字孪生流域发展方向, 阐述了数字孪生流域的赋能领域。本文旨在通过数字孪生流域理论新型研究范式为数字孪生流域技术应用落地提供理论指导, 对未来智慧流域研究和数字技术在流域治理管理中的应用提供有益的启发与借鉴。     

重量版青藏铁路数字路基仿真平台设计与开发

在青藏铁路建设和科研活动过程中对空间数据的管理、分析和使用,以及设计方案仿真评估、决策支持等方面有较高的要求,青藏铁路数字路基仿真平台轻量版系统无法满足需求.重量版系统着重于提供对分布式应用和充分的空间分析、仿真,以及空间决策支持功能的支持,系统建设以GIS技术为核心,结合遥感、全球定位系统(GPS)、虚拟现实和空间数据库等技术,在Microsoft.Net平台上开发而成.该系统不但能够对青藏铁路工程实验数据、观测数据以及各种专题数据和DEM数据等进行管理和维护,而且能够进行多时相、多维空间分析和表达,形成以基础地理数据为依托的数字路基仿真平台.     

基于GIS的地质灾害预测--以清江流域为例

地质灾害的频繁发生，严重威胁着人民生命财产安全，并阻碍着社会经济可持续发展，因此对地质灾害发生区域的预测尤为重要。文章在分析清工流域历来地质灾害空间分布规律和影响清江流域地质灾害发生发育的因素基础上，确定了影响该区域地质灾害发生的重要因素，通过数学模型，将这些因素进行定量化和分级，采用GIS的信息处理和空间叠加方法，实现了对清江流域地质灾害空间分布的预测，获得清江流域地质灾害预测分布图。     

三维地质建模及可视化系统的设计与开发

三维地学模拟是三维地质信息GIS可视化的核心内容。基于基础GIS软件平台MAPGIS,利用功能强大的三维可视化开发平台MAPGIS-TDE,设计、开发具有自主版权的三维地质建模及可视化系统。MAPGIS-TDE包括MAPGIS内核模块、MAPGIS-TDE基础平台、MAPGIS-TDE构建平台和基于MAPGIS-TDE的应用系统等4个层次。基于MAPGIS-TDE的三维地质建模及可视化系统分为地质数据管理、二维地质分析、地质断面处理、地质结构建模和地质属性建模等5大功能模块。系统实现时,将空间数据库划分为基础地理图形库、区域地质数据库、工程地质数据库、水文地质数据库、地球物理数据库、地球化学数据库等6类。该系统不仅提供了强大的地质数据管理、三维地质建模以及模型的可视化功能,还为专业技术人员提供了一个可视化的分析、设计平台。     

数字流域水系构建方法浅析

基于辽河水系老哈河流域栅格DEM数据,分别采用数字高程流域水系模型(DEDNM)、河流工具RiverTools、地理信息系统Arcview软件,根据地形提取水系信息,构建数字流域,并分析比较了三者在凹陷区域识别、水系、子流域及其拓扑关系生成方面的差异。总的来说,数字高程流域水系模型的可修改性较好;而RiverTools软件可视化程度高,使用方便,并具备强大的图示和地形分析功能;Arcview基于地理信息系统(GIS)更易于进行二次开发。     

基于Unity3D引擎的三维可视化技术在煤炭地震勘探中的应用

为满足地震勘探报告三维可视化的需要,以Unity3D引擎为开发平台,利用GIS 3D分析及3DS max三维建模,研究应用煤炭地震勘探三维可视化技术,实现三维地质数据体、地质层位(包括断层面)以及复杂地质模型等的三维可视化,实现对三维地质模型的平移、旋转、缩放,以及各种综合立体显示,建立三维环境漫游和三维可视化交互平台,并以动画形式表现出来,形成具有灵活方便使用的可视化系统。     

黑河流域水文信息系统设计与实现

水文数据建模和数据共享是流域科学研究的重点工作, 也是"数字流域"研究的基础.目前集成观测数据和环境信息的流域信息基础设施已经成为"数字地球"技术在流域科学方面的重要应用.以水文数据模型和"协同促进水文科学发展大学联盟"水文信息系统(CUAHSI-HIS)为原型, 设计一个适合于黑河流域的集流域地理数据库、 观测系统数据库和数据共享发布系统于一体的流域水文信息系统.系统实现集成各种观测数据类型、 数据来源及观测数据的流域观测数据库, 通过统一地表和地下水的通用数据模型实现流域地表水和地下水信息的一体化存储管理, 同时存储、 组织和在线共享发布流域相关的观测数据和空间数据, 为流域科学研究提供在线生态环境数据的网络服务以及相应的流域观测数据服务, 有效的推动流域科学计划的研究.     

基于EasyEarth开发的社区地理空间信息管理系统

将GIS技术与BIM精细化模型技术结合,对测绘工程和社区管理业务深入研究,利用信息化技术和智能化模式,基于EasyEarth平台,以关系型数据库为依托,构建社区地理空间系统。该系统运用GIS技术强大的数据存储和分析能力,将社区信息统一管理,并通过多源传感器技术获得实时动态数据,实现社区地理空间信息的三维可视化管理。通过该系统能直接管理多源多类型的社区数据,大大减少了社区地理空间信息管理的复杂程度,节约人力物力资源,并设计实时监测预警模块对社区突发事件进行预警,并提供实时数据分析用以辅助决策。通过对GIS系统在社区地理空间信息管理中的探索和研究,希望能为GIS技术在精细化,实时化的社区数据管理上提供借鉴。     

基于GIS的区域地质编图方法

本文以地理信息系统在小比例尺区域地质编图中的应用为基础,结合《亚洲中部及邻区系列地质图》的编制,详细阐述了应用ArcInfo、MapGis等GIS软件进行数字地质编图的方法.对地理空间数据和专业地质空间数据的编制做了详细介绍,其中包括各种要素制图综合、属性库制作、编码设计、现势资料的补充等.根据数据源的不同,制定了不同的技术路线和工作方法.将来自不同国家的数据源进行数据转换、投影变换和误差校正,转换为统一的数据格式和投影坐标系统.对基于GIS的区域地质编图方法及数据源做了具体分析.     

基于GIS技术的区域性多源地学空间信息集成若干问题探讨

地学信息分散的、非动态的管理现状, 已远远不能满足市场经济发展与广泛社会需求的多元性、科学性与迫切性, 也极大地制约了地学信息的社会经济效益的充分发挥.本文根据当前有关区域性多源地学空间信息集成项目研究的成果, 基于GIS理论与技术和多源地学地理信息空间数据应用的特点, 对区域性多源地学空间信息集成的有关技术方法进行了讨论.详细叙述了多源地学地理信息系统的编程与设计、数据采集技术、元数据、投影与坐标系统、物理设计与约定、集成数据质量特征.      

基于GIS的孔隙含水层系统三维空间离散方法研究

分析了目前孔隙地下水流三维有限差分数值模拟中对含水层系统三维空间离散存在的问题，针对自然界孔隙含水层与隔水层空间分布的不连续性与厚度的不均匀性，研究了基于GIS的孔隙含水层系统三维空间离散实现的技术路线，提出了基于GIS与不规则六面体元的孔隙含水层系统的三维空间离散方法，最大限度地保证了离散体元中含水层类型的单一性，提高了孔隙地下水流模拟模型三维空间离散的精度。     

生态环境地质调查与3S技术应用——以川南安宁河流域生态环境地质调查为例

通过历时2年的安宁河流域生态环境地质调查试点,结合大量前人资料和多时段的遥感解译成果综合分析,充分利用3S技术和信息技术,探索和总结出一套针对性、实用性和可操作性很强的生态环境地质调查与评价方法体系,为编制生态环境地质调查技术要求打下了良好的基础,也为其他地区生态环境地质调查提供可借鉴的经验和示范。系统全面地阐述了生态环境地质调查特点、思路、体系构架和3S技术的应用,重点阐述了RS在生态环境地质调查中的应用、GIS技术在生态环境地质评价中的应用以及生态环境地质GIS空间数据库的建立。     

泥石流调查遥感解译新方法研究

文章在分析总结近年来遥感技术在地质灾害调查评价工作应用的基础上,针对存在的不足,就区域小流域泥石流地质灾害调查评价的遥感解译应用,提出了基于虚拟GIS和水文空间分析的遥感解译方法（RSVH）。该方法综合利用虚拟GIS、遥感图像数字处理技术和空间分析技术,将大尺度区域降级为较小尺度的空间逻辑单元。针对各单元应用遥感影像和高精度DEM数据创建三维虚拟场景。同时叠加地形、地质、岩性、土壤、灾害等具有丰富属性信息的图层,较好地解决了大尺度区域范围内遥感解译工作面临的困难。为小流域地质灾害的调查工作提供了新思路。     

基于GIS 及聚类分析法的抚顺地区地质灾害综合评价

采用GIS 手段建立研究区地质灾害的多影响因素空间数据库,确定本区域引发地质灾害的因素评价体系。运用GIS 技术空间数据分析方法,结合评价分级准则,对地质灾害影响因素进行处理,采用聚类分析法初步确定4 类地质灾害聚类区。Ⅰ类区为抚顺市区工程活动主导因素型地质灾害区; Ⅱ 类区为沟谷盆地及其边缘工程活动诱发因素型地质灾害区; Ⅲ类区为北部及中部丘陵工程活动微弱因素型地质灾害区; Ⅳ类区为南部低山丘陵自然因素主导型地质灾害区。     

基于遥感技术的地质地貌旅游资源调查与研究--以清江流域为例

以清江流域为例,探讨了遥感在地质地貌旅游资源调查中的应用;根据遥感图像成像规律以及不同地质地貌景观类型在遥感图像上所显示的不同解译标志,划分出该流域地质地貌景观类型,以及地质地貌景观的展布特征;指出了遥感技术在这一类资源调查中的优势和潜力,以及在旅游规划中的应用。     

Image Processing on Geological Data in Vector Format and Multi-Source Spatial Data Fusion

The geological data are constructed in vector format in geographical information system (GIS) while other data such as remote sensing images, geographical data and geochemical data are savedf in raster ones. This paper converts the vector data into 8 bit images according to their importance to mineralization each by programming. We can communicate the geological meaning with the raster images by this method. The paper also fuses geographical data and geochemical data with the programmed strata data. The result shows that image fusion can express different intensities effectively and visualized the structure characters in 2 dimensions. Furthermore, it also can produce optimized information from multi-source data and express them more directly.     

GIS技术在地质灾害信息系统中的应用

GIS技术的产生是计算机技术和信息化发展的共同产物。是管理和研究空间数据的技术系统。可以迅速地获取满足应用需要的信息,能以地图、图形或数据的形式表示处理的结果。论文介绍了GIS技术的应用现状,建立基于GIS技术的地质灾害信息系统的必要性,讨论了基于GIS技术应用在地质灾害信息系统的主要功能及系统结构,并就建立地质灾害数据库和建立地质灾害模型做了初步探讨。对于全面掌握一定范围内可能产生的自然灾害的分布,预测和预报可能产生的工程地质灾害,对地质灾害的防御和处理,最终保障社会的安全有着极为重要的作用。由客观世界到信息化世界的认识和抽象过程以及由信息世界返回客观世界的利用改造过程的发展和转化,创造了良好的条件和环境。     

三峡坝区工程地质信息系统集成开发研究

对数据库管理系统、地理信息系统、计算机辅助图件编绘系统三者的技术特性与相关性加以分析,结合三峡坝区工程地质信息特点,展示了”３Ｓ“技术在空间信息一体化管理中的作用。研究成果表明：对具有较高性能价格比的ＤＢＭＳ,ＧＩＳ及ＣＡＤＳ进行二次集成开发,所构成的系统对数据具有快速采集、实时更新、图文一体化管理和年辅助编绘功能,为工程勘察和施工技术的提高及施工周期的缩短提供了科学的方法。