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全球變暖下青藏高原河湖系統建模及演變分析方法

  • 作者：葉松//閆飛//張秋文|責編:謝燕群
  • 出版社：華中科技大學
  • ISBN：9787577213606
  • 出版日期：2024/11/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：142
人民幣：RMB 39.8 元      售價：元
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內容大鋼
    本書研究取得如下成果：
    （1）提出了基於空天地水的青藏高原DEM協同方法：建立了面向青藏高原特殊地理環境，集成衛星遙感、UAV-SFM、地面實測和船載水深測量等的多維協同體系，並採用GNSS星站差分技術，構建了統一地理空間基準，實現了空天地水多源DEM數據的融合，擴大了數據覆蓋範圍，提升了高程精度和空間解析度，為青藏高原河湖系統建模與演變分析，提供了一種有效的地形地貌數據獲取方法。
    （2）提出了基於數學形態學的青藏高原內流區湖泊水文連通性建模方法：基於區域增長演算法提取內流區湖泊，採用標記控制的分水嶺分割方法建立湖泊分水線，計算相鄰分水線的最小溢出點高程建立漫溢鄰接矩陣，利用改進Priority-flood搜索演算法構建湖泊級聯漫溢模型，通過森林結構圖實現建模結果的可視化。構建的青藏高原內流區融合型湖泊和瀑布型湖泊等漫溢級聯模型，從地形特徵上闡明並揭示了全球變暖下，內流區湖泊的水文連通性演變特徵，分析了突變和早期信號，為青藏高原內流區湖泊水文連通性建模與分析，提供了一種數據結構簡單、演算法高效、易於編程實現、可視化程度高的新方法
    （3）提出了基於DEM＋先驗知識的青藏高原外流區河網水系提取方法：針對D8演算法在平坦地形條件下，容易出現迷失水流方向問題，將水文地貌特徵信息作為先驗知識進行輔助引導，從概念模型及其相應數學建模與實現方法，建立了集成DEM與先驗知識的數字高程擴展模型DXM提出了基於DXM的河網水系提取方法。青藏高原外流區可可西里河網水系提取實驗表明，這種「DEM＋先驗知識」模式的DXM，利用水文地貌先驗知識對DEM進行了擴展，能夠在高程追蹤失去作用時，及時發揮對水流方向的引導作用，為平坦地區河網水系的高質量提取，提供了一種簡單、高效、實用的新方法。
    （4）模擬分析了青藏高原內流區湖泊漫溢潰決外流演變特徵：根據湖泊級聯結構模型，評估了全球變暖下青藏高原內流區湖泊的漫溢潰決外流可能性，分析了鹽湖的潛在溢出點，模擬了鹽湖發生漫溢潰決后洪水的外流演進過程，較好地預測了鹽湖外溢給下游青藏鐵路等重大工程帶來的威脅，為制定應對保護措施提供了科學依據。
作者介紹
葉松//閆飛//張秋文|責編:謝燕群
目錄
1  緒論
  1.1  研究背景與意義
    1.1.1  青藏高原內流區湖泊群的重要性
    1.1.2  全球變暖對青藏高原內流區湖泊系統的影響
    1.1.3  青藏高原內流湖擴張漫溢外流的危害性
    1.1.4  研究目的與意義
  1.2  國內外研究現狀
    1.2.1  青藏高原水文系統研究進展
    1.2.2  DEM數據獲取研究進展
    1.2.3  湖泊網路建模研究進展
    1.2.4  河網水系建模研究進展
    1.2.5  青藏高原湖泊漫溢潰決研究進展
  1.3  青藏高原河湖系統研究中存在的問題
  1.4  研究內容與研究思路
    1.4.1  研究內容
    1.4.2  研究思路
2  基於空天地水的青藏高原DEM協同方法
  2.1  基於衛星遙感的大範圍DEM獲取方法
    2.1.1  基於GNSS的DEM高程測量
    2.1.2  基於光學立體像對獲取DEM
    2.1.3  基於InSAR獲取DEM
  2.2  基於SFM的超精細DEM獲取方法
    2.2.1  運動恢復結構(SFM)攝影測量
    2.2.2  基於無人機的SFM數據採集
    2.2.3  SFM數據處理
    2.2.4  基於SFM獲取高解析度DEM
  2.3  基於船載測深系統的水下DEM獲取方法
    2.3.1  水下DEM測量原理
    2.3.2  船載水下DEM採集與處理
  2.4  空天地水多源DEM數據的協同體系構建
    2.4.1  青藏高原DEM數據獲取方式分析
    2.4.2  河湖系統建模與模擬對DEM數據的需求分析
    2.4.3  構建DEM數據協同獲取體系
  2.5  青藏高原空天地水多源DEM數據集成
    2.5.1  開源DEM數據的融合集成
    2.5.2  空天地水多源DEM數據的數學基礎統一
  2.6  本章小結
3  基於數學形態學的內流區湖泊水文連通性建模方法
  3.1  數學形態學原理
    3.1.1  數學形態學基礎
    3.1.2  測地數學形態學
    3.1.3  影響區域與骨架線
  3.2  數學形態學視角下的DEM水文建模方法
    3.2.1  基於測地重建的DEM窪地填充
    3.2.2  基於區域生長的DEM平地檢測方法
    3.2.3  基於淹沒模擬的分水嶺變換
  3.3  基於數學形態學的湖泊級聯關係建模方法
    3.3.1  湖泊級聯關係的數學模型
    3.3.2  建模思路與計算流程
    3.3.3  基於平地檢測的湖泊識別

    3.3.4  基於標記控制形態學分割的分水嶺提取
    3.3.5  基於骨架線的湖泊漫溢鄰接矩陣構建
    3.3.6  基於改進Priority?flood演算法的湖泊漫溢級聯結構建模
  3.4  青藏高原內流區湖泊群水文連通性建模
    3.4.1  研究區域與數據
    3.4.2  大型湖泊識別結果
    3.4.3  DEM分水嶺分割結果
    3.4.4  湖泊群漫溢級聯森林結構圖構建及水文連通性分析
    3.4.5  與Barnes的線索二叉樹建模方法的比較
  3.5  本章小結
4  基於DEM與先驗知識的外流區河網水系提取方法
  4.1  集成DEM與先驗知識的DXM構建方法
    4.1.1  DXM概念模型：從高程到高程與先驗知識的集成
    4.1.2  DXM柵格化與語義化
    4.1.3  基於DXM的河網水系提取方法
  4.2  基於UAV?SFM的研究區DEM數據與先驗知識獲取
    4.2.1  青藏高原鹽湖漫溢外流區數據獲取
    4.2.2  基於UAV?SFM的研究區影像數據採集
    4.2.3  研究區像控網布設及RTX測量
    4.2.4  空天地水協同的研究區DEM和DOM數據生成
    4.2.5  研究區DEM和DOM數據精度評價
  4.3  基於不同DXM的研究區水文要素提取
    4.3.1  DXM實驗方案設計與構建
    4.3.2  基於不同DXM實驗方案的研究區河網水系提取
    4.3.3  基於不同DXM實驗方案的研究區分水嶺提取
    4.3.4  基於DXM的河網水系提取精度評價
    4.3.5  討論
  4.4  本章小結
5  內流區湖泊漫溢潰決風險評估及外流模擬分析
  5.1  基於級聯結構的內流區湖泊漫溢潰決外流預測評估
    5.1.1  內流湖漫溢潰決外流預測評估的級聯規則
    5.1.2  青藏高原內流湖漫溢潰決外流可能性分佈圖
    5.1.3  可可西里四湖漫溢潰決外流驗證分析
  5.2  可可西里四湖流域尾閭湖潛在溢出口分析
    5.2.1  內流區與外流區分水嶺提取
    5.2.2  鹽湖潛在溢出點提取
  5.3  鹽湖漫溢潰決外流數值模擬
    5.3.1  湖泊漫溢潰決外流數學模型構建
    5.3.2  二維淺水波水動力學模型求解
    5.3.3  湖泊漫溢潰決外流水力參數計算
  5.4  鹽湖漫溢潰決外流洪水模擬計算
    5.4.1  計算區域
    5.4.2  鹽湖容積計算
    5.4.3  潰決洪水模擬計算
  5.5  鹽湖漫溢潰決外流風險應對措施建議
  5.6  本章小結
6  總結與展望
  6.1  本書研究工作總結
  6.2  本書特色與創新
  6.3  展望

參考文獻

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