分布式水文模型结合遥感研究地表蒸散发

地表蒸散发是研究土壤-植被-大气系统水热平衡的关键因子。用改进的DHSVM分布式水文模型对汉江上游子午河流域蒸散发进行模拟。根据流域特点,主要进行TM遥感数据的大气校正和几何校正,在此基础上得到叶面积指数和土地覆盖等地表参数;再利用GIS技术基于DEM求出坡度、坡向和地形指数等因子。分析了蒸散发时空分布特征,表明日尺度蒸散发空间分布差异较大。初步验证了结果,表明模型在中国典型湿润区小流域取得较好效果。     

三工河流域分布式水文模型研究

分布式水文模型及其尺度问题是当今水文学研究的前沿课题，特别是针对不同流域尺度以及适合于干旱地区的分布式模型更是研究的焦点。提出了位于干旱区巾小流域尺度的三工河流域分布式模型建立的方法．采用了半分布式网格与子流域结合的模拟计算方式．实例证明这种模型非常适合于模拟干早区融雪径流．对干旱区流域产汇流过程的研究将具有很大的推动作用。     

分布式时变增益流域水循环模拟

针对分布式水文模拟的问题,结合河西走廊黑河流域实际资料条件,提出将水文循环空间数字化信息与水文系统理论相结合的分布式时变增益水循环模型 (DTVGM)。DTVGM将单元时变增益水文非线性模型(TVGM)拓广到由DEM划分的流域单元网格上建立非线性地表水产流模型,基于水量平衡方程和蓄泄方程建立土壤水产流模型,并应用运动波方法建立分级网格汇流模型。最后,以黑河干流山区流域为例应用DTVGM开展了实例研究,设计开发了模型系统。研究区域被划分为38 277个网格单元 (网格大小为500 m×500 m),在此基础上将流域划分为456级带状汇流区域。考虑到黑河干流山区的寒区特点,模型耦合了融雪径流模型。模拟结果表明,DTVGM既有分布式水文概念性模拟的特征,同时具有水文系统分析适应能力强的优点,能够在水文资料信息不完全或者有不确定性干扰条件获得比较好的分布式水文模拟效率,在黑河干流山区的应用能够较好地满足水资源管理的要求。     

遥感水文模型研究综述

遥感水文模型是水文学与遥感学的交叉领域,既包括水循环要素遥感反演模型,也包括以水文过程模拟分析为对象的遥感水文模型。本文汇总分析20世纪70年代以来遥感在水文方面应用成果,综述遥感水文模型研究历史、现状及发展趋势。研究表明,20世纪70年代以来遥感水文模型就一直是遥感水文的热点;中国在遥感水文研究兴起之时就与国际上同步,在遥感水文的概念认知、遥感与水文相结合的科学认识,以及遥感水文模型的研发应用等诸多方面做出了探索性的成果。随着信息技术发展,结合多重信息采集手段,围绕遥感径流监测、多传感器智能物联网、缺资料区水文分析和流域水量—水质—水生态精细化模拟等重大实际问题是遥感水文模型发展的趋势。     

基于DEM的分布式水文模型构建方法

基于 DEM的分布式水文模型是现代水文学同高科技 (如计算机技术、 3S技术等 )相结合的产物 ,是研究变化环境下水文循环与水资源演化规律的理想工具 ,代表了水文模型的最新发展方向。从 DEM的特性出发 ,本文探讨并总结了分布式水文模型的特点、建模思路和模型基本结构框图。在流域离散化方面 ,重点介绍了分布式水文模型常用的三种单元划分方法 ;最后 ,针对分布式水文模型构建问题 ,从“输入模块”、“单元水文模型”、“河网汇流模型”三方面 ,阐述了分布式水文模型微结构构建方法。     

高性能并行分布式水文模型研究进展

传统分布式水文模型采用串行计算模式,其计算能力无法满足大规模水文精细化、多要素、多过程耦合模拟的需求,亟需并行计算的支持。进入21世纪后,计算机技术的飞速发展和并行环境的逐步完善,为分布式水文模型并行计算提供了软硬件支撑。论文从并行环境、并行算法2个方面对已有研究进行总结概括,分析了不同并行环境和并行算法的优势与不足,并提出提高模型并行效率的手段,即合理分配进程/线程数缩减通信开销,采用混合并行环境增强模型可扩展性,空间或时空离散化提高模型的可并行性及动态分配计算任务、平衡工作负载等。最后,论文对高性能并行分布式模型的未来研究方向进行展望。     

潮河流域时变增益分布式水循环模型研究

在广泛了解有关分布式水文模型研究进展的基础上,结合中国实际资料条件和问题,提出了一种"水文循环机理-系统理论"相耦合的分布式水循环模型——时变增益分布式水循环模型(DTVGM),并建立了潮河流域分布式水文循环模型。实例研究表明,DTVGM的应用是比较成功的,基本上能够满足水资源管理的要求。     

基于DEM的清水河分布式水文模型

对于以冰雪融水和雨水混合补给为主的西北山区流域,需要结合山区特点建立分布式水文模型。通过取塔里木河流域中的清水河水系为研究区域,采用300 m×300 m DEM数据进行流域河网水系提取,同时用DEM数据对参数进行分布式异化,建立冰雪融水与降雨相结合的分布式水文模型。分析模拟结果表明:夏季模拟径流主峰值与实测径流值较为接近,而冬春季节两者之间的差别较大,反映了西北山区流域冰雪融水和雨水混合补给为主的特点;进而开拓塔里木河区域应用该类模型的可行性。     

分布式流域水文模型水量过程模拟——以黄河河源区为例

文章分析了分布式水文模型、遥感和地理信息系统技术在流域径流模拟过程中的结合点,采用数字网格技术,以流域水量变化对地表土地覆被和气候变化响应过程为目的,讨论利用分布式水文模型研究下垫面和气候变化下流域水量响应过程的一般方法,并以黄河河源区为实例进行验证。     

分布式水文模型的并行计算研究进展

大流域、高分辨率、多过程耦合的分布式水文模拟计算量巨大,传统串行计算技术不能满足其对计算能力的需求,因此需要借助于并行计算的支持。本文首先从空间、时间和子过程三个角度对分布式水文模型的可并行性进行了分析,指出空间分解的方式是分布式水文模型并行计算的首选方式,并从空间分解的角度对水文子过程计算方法和分布式水文模型进行了分类。然后对分布式水文模型的并行计算研究现状进行了总结。其中,在空间分解方式的并行计算方面,现有研究大多以子流域作为并行计算的基本调度单元;在时间角度的并行计算方面,有学者对时空域双重离散的并行计算方法进行了初步研究。最后,从并行算法设计、流域系统综合模拟的并行计算框架和支持并行计算的高性能数据读写方法3个方面讨论了当前存在的关键问题和未来的发展方向。     

基于遥感与地理信息系统的分布式斜坡稳定性定量评估模型

文章介绍一种进行斜坡稳定性定量研究的分布式模型——SINMAP模型。该模型以水文学理论为基础,耦合稳定状态水文模型TOPMODEL与大范围斜坡稳定性模型,在充分考虑各种影响因素的基础上,对研究区域进行斜坡稳定性评价。选取汉江江口流域作为试验研究区,以DEM、遥感影象、各种专题图件及地面考察资料作为信息源,利用SINMAP方法获得可视化的研究区地表稳定性指数专题图。经实际资料检验表明,该模型可获取较高的预测精度,尤其在流域尺度上具有极大的应用价值。     

基于OGC WPS的遥感图像分布式检索系统研究

结合OGC WPS开放标准规范和分布式检索技术,提出基于OGC WPS构建遥感图像分布式检索系统的方法。采用Z39.50通用检索表达式的扩展模式,避免了遥感图像编目数据库与检索系统的紧密耦合;采用HTTP/XML定义检索网关和资源节点之间的WPS接口,实现了编目资源节点到网关的动态接入与移出机制。最后运用开放源代码GIS技术开发了一个原型演示系统,试验证明上述方法切实可行。     

基于EMD的遥感影像数据组织模型

针对目前遥感数据组织以时间为基准、同一区域不同部门遥感数据标识不统一的现状,鉴于全球剖分网格具有多层次、全球覆盖、网格单元编码全球唯一性和对传统地图图幅的继承性等特点,介绍了基于地图分幅拓展的全球剖分模型EMD,提出以EMD剖分面片为单元、采用剖分面片编码标识并管理遥感数据及其相关资源的数据组织框架.试验分析表明,基于EMD的遥感影像数据组织可行,且基于剖分面片编码的数据检索具有较高效率.     

结合MapReduce和HBase的遥感图像并行分布式查询

提出了一种可扩展的遥感图像多维度并行查询模式,即利用MapReduce实现海量图像数据金字塔的并行构建,利用HBase实现图像的分布式检索,设计和实现了单张遥感图像金字塔的并行构建方法和图像索引系统。实验结果表明,随着Hadoop和HBase集群的增长,图像数据的导入和检索速度得到明显提升。     

基于金字塔模型的遥感影像感知哈希认证算法

针对遥感影像数据量较大的特点,提出一种基于金字塔模型的遥感影像感知哈希认证算法。首先,在原始遥感影像基础上通过重采样建立不同分辨率的影像层,并根据认证的粒度要求对各层影像进行格网划分;然后,通过分块DCT变换提取各格网单元的内容特征,进而构造格网单元的感知哈希序列,最终得到原始遥感影像的感知哈希序列。影像认证端可以认证不同分辨率影像层的内容完整性,也可以验证初始影像的内容完整性。实验与分析表明,该算法能够实现不同尺度下的遥感影像内容完整性认证,并对篡改区域进行定位。     

基于遥感影像识别的戈壁分类体系研究

戈壁是中国西北干旱地区的一种主要地表景观类型。由于戈壁所处地带自然条件恶劣,人烟稀少,不便于实地调查研究的开展,所以目前关于戈壁的研究资料非常少,就现有为数不多的研究来看,现有戈壁类型划分存在交叉问题,难以将戈壁分清,且分类没有从全局考虑。为了促进戈壁研究的规范化,本文首先对戈壁进行明确定义,然后从戈壁分布的气候区、动力条件、地貌特征、地表物质组成、植被、水文与土壤等7个方面,对戈壁内涵进行界定。同时,本文在参照现有戈壁分类基础上,从戈壁的形成原因、地表物质组成与植被盖度角度,分三级建立了一套既考虑戈壁区生态保护与利用,又易于遥感影像识别的戈壁分类体系,对每一级每一类戈壁在影像上表现的特征以及通过遥感影像如何提取进行了较为详细的阐述。     

基于地质统计学纹理特征的遥感影像分类方法研究

介绍地质统计学的原理与方法,论述了地质统计学应用于遥感影像描述及纹理提取的有效性,并将地质统计学变差函数得到的遥感影像纹理信息与其光谱信息相结合进行遥感影像分类试验,结果表明,辅以地质统计学纹理特征的遥感影像分类方法能够明显提高分类精度.     

应用遥感技术模拟净初级生产力的尺度效应研究进展

采用遥感技术估算地表植被净初级生产力(NPP),已经成为模拟NPP的主要发展方向。遥感技术以及数据处理能力的迅速发展和基于遥感观测生理生态理论研究的进展使大尺度生态系统格局和过程的定量、动态观测成为可能。多种卫星传感器提供了丰富的多尺度对地观测数据,从而形成了不同空间分辨率的影像数据层次体系,使得从定量遥感出发的NPP估算必然存在多尺度的问题。NPP遥感估算模型以不同分辨率的遥感数据(代表不同的研究尺度)作为输入参数时,得到的NPP模拟值差异明显。为了提高NPP的估算精度,需要充分认识不同分辨率的遥感数据对NPP估算结果的影响差异,即NPP的尺度效应问题。本文介绍了遥感尺度效应研究进展,多分辨率遥感数据监测NPP变化的多尺度研究进展,以及NPP估算尺度效应问题的研究进展。并分析了应用遥感技术研究NPP尺度效应的发展趋势。