黃土坡面水蝕模擬的關鍵技術研究.pdf

1、黃土高原是世界上水土流失最嚴重的區(qū)域之一，其坡面水蝕模型復雜、涉及到大量的空間數(shù)據，如何將預測的水土流失量以可視化形式表達是侵蝕模型研究的一項關鍵技術。由于水土流失成因分析的復雜性和多樣性的增長，傳統(tǒng)的水蝕模型不能很綜合地刻畫黃土坡面特有的水蝕現(xiàn)狀，從黃土高原的陡坡地貌和淺溝水蝕出發(fā)，實現(xiàn)其數(shù)學模型的計算機軟件模擬，近而利用二維地圖將侵蝕數(shù)據圖形化成為一個值得研究的方向。因此，地理信息系統(tǒng)在水土流失領域研究的發(fā)展，為侵蝕模型的空間數(shù)據分

2、析提供了新的思路和方法，針對組件GIS在三維圖形模擬方面的功能單一，不能獨立開發(fā)的不足，可以采用虛擬現(xiàn)實技術完成三維GIS的基本功能。 針對上述問題，本論文主要研究如何將坡面水蝕研究中得到的各類參數(shù)因子和各種空間數(shù)據的地圖信息等在同一應用平臺上有機地結合起來，首先利用組件式GIS實現(xiàn)水蝕影響因子二維地形圖上的空間分析。其次，完成坡面尺度上水蝕模型計算的中間結果的可視化，并且將模型的數(shù)值計算功能嵌入GIS模塊中，將數(shù)值模擬的結果地

3、圖化；最后通過三維坡面地貌形態(tài)的模擬將真實的景觀構造表達出來，并且在此基礎上動態(tài)模擬坡面在侵蝕過程中的場景變化過程。本文完成的主要工作如下： (1)研究MapX組件的空間數(shù)據結構，采用MapX把水蝕過程中抽象的地理空間信息以電子地圖的形式組織、管理起來，結合VC++實現(xiàn)電子地圖的專題制圖，圖層疊加，坡向、坡度分析等，從景觀生態(tài)學的角度分析水蝕影響因子的內在聯(lián)系，定性地分析水蝕原因。 (2)研究水蝕模型的原理，設計侵蝕模數(shù)

4、計算的軟件模型，定量地分析水蝕強度，應用此模塊計算并分析黃土坡面典型試驗區(qū)的水蝕規(guī)律。探索將水蝕數(shù)據綁定到組件式GIS功能模塊從而實現(xiàn)數(shù)據地圖化的方法，將參數(shù)因子與空間地圖相關聯(lián)，并根據數(shù)值計算結果制作侵蝕專題圖。 (3)研究分形布朗運動原理和景觀分形維數(shù)的理論，采用隨機中點位移算法生成坡面的虛擬景觀，并通過OpenGL增加天空紋理與地形紋理等來增強地形真實感。在此基礎上，深入到坡面水蝕的動態(tài)過程，從三維可視化角度動態(tài)顯示坡面的