【摘要】：基于幾何代數(shù)的多維統(tǒng)一GIS平臺(tái)的建立突破了現(xiàn)有GIS在過(guò)程性動(dòng)態(tài)模型分析中的局限性,能支撐地理現(xiàn)象的時(shí)空演化過(guò)程的表達(dá)和模擬計(jì)算。流域水文模型模擬的是流域?qū)涤暝跁r(shí)間和空間上的再分配的過(guò)程,具有明顯的時(shí)空變化特征,兼容歐拉和拉格朗日運(yùn)動(dòng)觀�；趲缀未鷶�(shù)的時(shí)空統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型能夠?qū)Χ嗑S的幾何對(duì)象和地理過(guò)程進(jìn)行時(shí)空統(tǒng)一表達(dá)和計(jì)算,可以表達(dá)時(shí)空變化復(fù)雜的水文過(guò)程。從時(shí)空表達(dá)的層面對(duì)流域水文模型中的時(shí)空要素進(jìn)行解析,進(jìn)而進(jìn)行上述要素的時(shí)空統(tǒng)一表達(dá),是實(shí)現(xiàn)GIS與水文模型進(jìn)行無(wú)縫集成,提升流域水文模型與GIS集成水平的重要途徑。 本文以新安江流域水文模型為原型,探討該模型中主要的時(shí)空要素及其表達(dá)形式,并根據(jù)時(shí)空要素的連續(xù)、離散特性進(jìn)行了梳理與歸類。解析了模型運(yùn)行過(guò)程中各時(shí)空要素的表達(dá)與變換模式,建立了統(tǒng)一時(shí)空框架下的流域水文模型表達(dá)與分析的基本框架。論文的主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下： (1)總結(jié)了模型四個(gè)層次計(jì)算中空間和時(shí)間上的計(jì)算處理方法,分析了新安江流域水文模型的參數(shù)和要素的語(yǔ)義及其計(jì)算關(guān)系。從降雨過(guò)程、蒸發(fā)過(guò)程和產(chǎn)流過(guò)程的時(shí)空分布和匯流過(guò)程中面到點(diǎn)的計(jì)算兩個(gè)視角對(duì)新安江模型中時(shí)間和空間要素的變動(dòng)進(jìn)行了解析與表達(dá)。 (2)以幾何代數(shù)提供的時(shí)空統(tǒng)一表達(dá)框架為基礎(chǔ),對(duì)新安江模型中降雨、蒸發(fā)、產(chǎn)流和匯流的過(guò)程中各時(shí)空要素進(jìn)行時(shí)空統(tǒng)一表達(dá)。通過(guò)構(gòu)造四維時(shí)空體對(duì)象將降雨、蒸發(fā)過(guò)程均轉(zhuǎn)化為由e1,e2,e3,e4基元組成Minkowski時(shí)空R5,1中時(shí)空體的構(gòu)造與體積計(jì)算問題。 (3)依托現(xiàn)有的新安江模型中降雨過(guò)程的空間離散體系,建立了基于幾何代數(shù)Voronoi插值的離散降雨過(guò)程表達(dá)。利用已有的經(jīng)驗(yàn)性參數(shù)建立了降水過(guò)程的外積表達(dá)。 (4)為消除Voronoi插值離散化的所導(dǎo)致的時(shí)空不一致問題,基于Clifford積分,構(gòu)造了連續(xù)水文過(guò)程的積分表達(dá),并證明了上述表達(dá)與離散表達(dá)在表達(dá)和計(jì)算上的一致性。 (5)利用降雨過(guò)程、蒸發(fā)過(guò)程和產(chǎn)流過(guò)程的耦合特征,實(shí)現(xiàn)了基于上述三個(gè)過(guò)程的時(shí)空統(tǒng)一表達(dá)和計(jì)算。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)坡面匯流階段面到點(diǎn)的計(jì)算得到流域坡面出口的流量過(guò)程并最終完成了總流域出口流量過(guò)程的計(jì)算。 在本文模型中,降水、蒸發(fā)過(guò)程作為模型的初始輸入,產(chǎn)流和匯流過(guò)程同樣是類似的四維時(shí)空體,其體積的大小及變化可以有效表征不同時(shí)空點(diǎn)位上要素的演化。從而使得其計(jì)算具有簡(jiǎn)明性和相對(duì)獨(dú)立性。基于Clifford代數(shù)的時(shí)空統(tǒng)一表達(dá)的流域水文模型的建立,在時(shí)空概化層面對(duì)流域空間和流域水文過(guò)程中的各個(gè)要素進(jìn)行時(shí)空統(tǒng)一表達(dá)計(jì)算,綜合考慮了多種因素影響下的水文過(guò)程,實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)空連續(xù)分布的水文過(guò)程的精確計(jì)算和表達(dá)。
【學(xué)位授予單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：P333;P208

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

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本文編號(hào)：2580323