GIS在河道冲淤及河床演变分析中的应用
详细信息    本馆镜像全文|  推荐本文 |  |   获取CNKI官网全文
摘要
地理信息系统(GIS)是一项以计算机为基础的新兴技术,围绕着这项技术的研究、开发和应用形成了一门交叉性、边缘性的学科,是管理和研究空间数据的技术系统,在计算机软硬件支持下,它可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理、对数据的有效管理、研究各种空间实体及相互关系。通过对众多因素的综合分析,它可以迅速地获取满足应用所需要的信息,并能以地图、图形或数据等形式表达处理的结果近年来空间数据管理的主要方式,可以为信息管理、过程控制、科学研究、空间决策等提供相应的空间知识。目前已成功地应用到了众多领域,取得了良好的经济效益和社会效益。
     河道冲淤分析的传统方法主要有输沙量平衡法和地形断面法。由于输沙量平衡法和地形断面法受水文观测的测站分布和观测技术的限制,以及它们在空间分析上的局限性,这两种方法在实际应用中存在计算精度不够高、空间分析能力差等弱点。要准确弄清河道的冲淤分布及其变化,需要采取新的分析方法。
     本文在这方面做了一些探索性的工作,尝试利用目前在其他领域应用较多的GIS解决这一问题。
     随着GIS技术的发展,新一代的GIS已经能够进行三维表面的建模和表面分析。数字地形模型是地理信息系统的基础数据,它被广泛用于铁路、公路、输电线等各种线路选线的设计以及各种工程的面积、体积和坡度计算、任意两点间的通视判断及任意断面绘制。在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图。它被用于铁路、公路、输电线等各种线路选线的设计以及各种工程的面积、体积和坡度计算、任意两点间的通视判断及任意断面绘制。在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图。这为基于三维地形表面模型的各种过程分析,如河道冲淤分析,创造了条件。
     本文详细介绍了基于GIS的河道冲淤及河床演变分析的的具体实现方法,将GIS技术和河床演变分析有机地结合,利用地理信息系统软件强大的数据输入和空间数据分析功能,将河道地形图数字化,在此基础上,通过对比,分析河道平面、断面变化、河槽容积变化、成形沙体的特征及变化,并可得到河床冲淤变化图,直
    
    观地显示河道冲刷淤积部位,从而分析河道演变规律和演变趋势。研究表明GIS技
    术是定量研究泥沙运动的一种有效手段。
     利用GIS方法研究河道泥沙运动问题是一种大胆尝试。它可以对泥沙输移实现
    定量化和可视化,结合来水来沙等资料进行研究,更加准确和科学。该方法利用整
    个地形图的全部地形信息,其数据采集的精度和对测图的利用效率非断面地形法可
    比。该方法具有强大三维表达和空间分析能力,在整个计算过程,包括地图数字化、
    三维表面生成、槽蓄量计算、冲淤变化分析、断面分析可在一个系统内完成,大大
    提高了工作效率,并将河床变化定性描述进一步提高到定量表达的水平。
     该方法计算精度高、河道形态显示直观、冲淤部位空间分析能力强,具有一定
    的实践意义和推广价值。
     随着河道数字化测图技术的发展和推广、长江河道监测资料基本数据库的建
    立,大量的地图矢量化工作将得以减轻,基于GIS的河道冲淤及河床演变分析方法
    将更具潜力。
G1S is a system of computer software, hardware and data, and personnel to help manipulate, analyze and present information that is tied to a spatial location. Many governments and large organizations use GIS because of the astonishing diversity of information types that can be mapped and analyzed-these range from population demographics, to health statistics and epidemiology, utility and transportation networks, flood protection zones, animal migration routes, crime patterns, historical battlefields, sales and marketing trends, disaster destruction areas, and much more.
    Spatial representation is critical to problem solving, but GIS currently excels the predictive and related analytical capabilities necessary to examine complex problems at least to some extent.
    The Digital Elevation Models(DEM) are increasingly becoming the focus of attention within the larger realm of digital topographic data. The quality and caliber if DEM has been extremely valuable in the hydrological applications. DEM are used in number of sub-domains in hydrology. The DEM have proved to be very efficient in extracting the hydrological data from the DEM by analysing different topographical attributes (elevation, slope, aspect, relief, curvatures) for modeling purposes. There are number of models developed which has been useful individually and combined applications in various combinations. DEM have potentially proved to be a valuable tool for the topographic parameterization of hydrological models especially for river analysis.
    In the page,the main procedure and concrete method for establishment of 3D surface of channel topography by using GIS and for calculation and analysis of channel storage and changes in scouring and siltation are presented. Based on the powerful GIS software ,which can be used as data input, image visualization, map analysis and computing and map output, the charts of the north channel of the Yangtze River estuary from 1958 to 20001 are digitalized. The grid maps and digital erosion and deposition variation maps of the riverbed are obtained, the probable
    locationand depth of the silting are forecasted.
    The method has obvious advantages of higher calculation accuracy, visualized channel
    
    
    morphology and distinct capability of spatial analysis of scouring and siltation locations. Therefore, the method has not only higher in theory value, but important in practice, thus it will have huge value in generalizing.
引文
1.马建文,阉积惠.地理信息系统及资源信息综合.北京:地质出版社,1993
    2.邬伦,刘瑜,张晶,马修军,韦中亚,田原,地理信息系统—原理、方法和应用,北京,科学出版社,2001
    3.陈述彭,鲁学军,周成虎,地理信息系统导论,北京,科学技术出版,2000
    4.王家耀,空间信息系统原理[M].北京:科学出版社,2001.168-169
    5. Zhou Chenghu. The perspective of GIS. Acta Geographica Sinica, 1995, 50(Supplement), 1~14
    6.崔伟宏,空间数据结构研究,北京,中国科学技术出版社
    7.郭仁中.空间分析,武汉,武汉测绘科技大学出版社,2000
    8.徐冠华,迎接“数字地球”的挑战,《数字地球》,中国环境科学出版社,1999,6-10
    9. Al Gore, The Digital Earth: Understanding our planet in the 21st Century, http://159.226.117.45/Digitalearth/
    10.李德仁,朱庆,李霞飞,数码城市:概念、技术支持和典型应用[J],武汉测绘科技大学学报,2000,25(4)
    11.郭秋英.当前GIS发展的几个特点.测验通报,1998,5
    12.曹瑜,胡光道,地理信息系统在国内外应用现状,计算机与现代化,1999(3)
    13.曾文,运用地理信息系统技术实现管线管理信息化,中地软件,2001(4)
    14.张大顺,郑世书,孙亚军,季景贤.地理信息系统技术及其在煤矿水灾预测中的应用.中国矿业大学出版社,1994
    15.明等,数字城市的理论与实践,广州,世界图书出版社,2001
    16.李德仁,关泽群,将GIS数据直接纳入图像处理,武汉测绘科技大学学报,1999,24(3)
    17.孙玲,GIS在土地管理中应用和研究的新方向,遥感技术与应用,1996
    18.宋关福,钟耳顺,“组件式地理信息系统研究与开发”,《图像图形学报》,Vol.3 No.4,1998.4
    19. Chen Shupeng, Geographical information science and regional sustainable development, Beijing, Mapping Press, 1995. 1
    20.朱光,季晓燕,戎只,地理信息系统基本原理及应用,北京:测绘出版社,1997
    
    
    21.李纪人,数字地球与数字水利,《水利水电科技进展》,2000(1)
    22.杨德麟等,《大比例尺数字测图的原理、方法和应用》,清华大学出版社,北京,1998.2
    23. Zhou Chenghu. Flood Hazard AssessmentInformation System. Beijing, ChinaScience and Technology Press, 1993.58-85.
    24.数字地球对防灾减灾有何作用 http://www.hwcc.com.cn/
    25.钟登华,朱慧蓉,刘东海,毛寨汉,GIS在水利水电工程建设中的应用与展望,《中国水利》,2003-2A刊
    26.钟耳顺,地理信息系统标准化的范畴与进展,地理信息系统论坛
    27.张犁,林晖,李斌.互联网时代的地理信息系统,测验学报,1998,27(1)
    28.王尔琪,钟耳顺,开放式Internet地图服务体系结构设计与应用《’2001中国GIS年会论文集》,成都,2001.3
    29. Lin Hui, Gong Jianhua, Wang Freeman. Web-based three-dimensional geo-referenced visualization. Computers & Geosciences, 1999, 25(10)
    30.赵霈生,空间数据仓库的技术与应用,1998年GIS年会论文集,57-62
    31.承继成,李琦,易善桢,国家空间信息基础设施与数字地球,北京,清华大学出版社,1999
    32.鲁学军,周成虎,龚建华,论地理空间形象思维,地理学报,1999,54(5)
    33.龚建华,林辉,肖乐斌,谢传节,地学可视化探讨,遥感学报,1999,3(3)
    34. Wang Zhizhou., The arisen GIS saw by a mapping worker, Beijing, Science Press, 1991
    35.长江水利委员会水文局,河道冲淤计算方法和河床演变预测预报技术研究,2001,6
    36.长江水利委员会水文局,长江中下游干流河道地形法冲淤分析,2000
    37.张景泰,长江城陵矶至汉口河段冲淤计算分析,长江水利委员会水文局,1989.10
    38.李义天,邓金运,孙昭华,黄颖,输沙量法和地形法计算螺山汉口河段淤积量比较,泥沙研究,2002.4
    39.张红梅,赵建虎,水库库容和淤积测量技术研究,水信息网首页>技术频道>水利新论>正文
    40.程龙渊,弓增喜,和瑞莉,李静,宋海松,沙量平衡法计算冲淤量的不确定度—兰州到花园口河段,泥沙研究,2001,(1)
    41.长江流域规划办公室,长江中下游河道特性研究,1980
    42.水利部长江水利委员会水文局,1998年长江洪水及水文监测预报,中国水利水电出版社,2000
    
    
    43.水利部长江水利委员会,长江中下游干流河道治理规划,1997
    44.长江水利委员会水文局,长江防洪规划1966-1998年长江中下游干流河道断面地形法冲淤计算分析,2000
    45.周魁一,荆江河床淤积考,中国水利,1999,5
    46.李志林,朱庆,数字高程模型,武汉,武汉大学出版社,2001
    47.闾国年,钱亚东,陈钟明,基于栅格数字高程模型提取特征地貌技术研究,地理学报,53(6)
    48.柯正谊,何建邦,池天河,数字地面模型,1993
    49.王家耀,地理信息系统与电子地图技术的进展.第一版,长沙,湖南地图出版社,1999
    50.徐青,地形三维可视化技术[M].北京:测绘出版社,2000,11
    51.周培德,计算几何——算法分析与设计[M] 北京,清华大学出版社,2000,103-109
    52.黄幼才,刘文宝,李宗华,肖道纲.GIS空间数据误差分析和处理.武汉:中国地质大学出版社,1994
    53.邬吉明,沈隆均,张景琳,Delaunay三角网格的一种快速生成法[J],数值计算与计算机应用,2001,22(4)
    54.章孝灿,黄智才,戴企成,等.GIS中基于拓扑结构和凸壳技术的快速TIN生成算法[J],计算机学报,2002,25(11)
    55.龚建雅等,地理信息系统基础,武汉测绘大学出版社,2001
    56.邬伦,地理信息系统教程,北京大学出版社,1994
    57.张超,陈丙咸,邬伦,地理信息系统,高等教育出版社,1995
    58.张锦,超图空间数据模型和面向对象模型的集成,1998年GIS年会论文集,71-77
    59.北京超图地理信息技术有限公司,《理解Supermap GIS》,2000.9
    60.张超,地理信息系统实习教程,高等教育出版社,2000.8
    61.吴信才,地理信息系统原理与方法,电子工业出版社,2002.3
    62. ESRI, Using_ArcGIS_Spatial_Analyst. pdf
    63.樊红,詹小国,ARC/INFO应用与开发技术(修订版),武汉大学出版社,2002
    64. Kostaschuk, R. A., et al., 1996, Flow and sediment transport over large subaqueous dunes: Fraser River, Canada, Sedimentology, 43, 849-863.
    65. Van Den Berg, J. H., 1987. Sedimentology, 34, 681-698
    66. Berne, S., et al., 1993. J. Sedi. Petrol., 63(5),780-793
    
    
    67.陈吉余主编,上海海岛资源调查,上海文献出版社,P60.1987
    68.刘苍字,吴立成,曹敏.长江三角洲南部古沙堤的沉积特征、成因和年代,海洋学报,1985,(1)
    69.杨世伦,长江口沉积物粒度参数的统计规律及其沉积动力学解释,泥沙研究,1994,(3)
    70.时钟,长江口细颗粒泥沙过程,泥沙研究,
    71.陈吉余等著.长江河口动力过程和地貌演变.上海科学技术出版社,1989
    72.杨欧,刘苍宇,长江口北支沉积物粒径趋势及泥沙来源研究,水利学报,2002,
    73.巩彩兰,恽才兴,应用地理信息系统研究长江口南港底沙运动规律,水利学报,2002,4,18-22
    74. Pritchard, D. W. what is an estuary: physical viewpoint. Estuaries, edited by George H. Lauff, American Association for the Advancement of Science, 1967, 3-5
    75. Walker, H.J. When and where rivers meet the sea. Science in China (Series B), 2001, 44(Supp.)
    76.陈吉余,陈沈良,河口海岸环境变异和资源可持续利用,海洋地质与第四纪地质,2002,22(2)
    77.陈吉余,《长江口生态环境变化和对河口治理的意见》,中国水利学会2002学术年会
    78.上海勘测设计院,长江口北支兴隆沙护岸工程对河势和防洪影响专题报告,2002,10
    79.陈沈良,陈吉余,谷国传.长江口北支的涌潮及其对河口的影响.华东师范大学学报,2002(待刊).

© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号

地址:北京市海淀区学院路29号 邮编:100083

电话:办公室:(+86 10)66554848;文献借阅、咨询服务、科技查新:66554700