全球离散格网系统(Discrete Global Grid System,DGGS)是数字化的地球参考框架,在多源、多尺度地球空间数据集成分析方面优势明显。本文选择菱形三十面体六边形全球离散格网系统,提高格网与地球的整体拟合精度和空间采样率;建立遥感图...全球离散格网系统(Discrete Global Grid System,DGGS)是数字化的地球参考框架,在多源、多尺度地球空间数据集成分析方面优势明显。本文选择菱形三十面体六边形全球离散格网系统,提高格网与地球的整体拟合精度和空间采样率;建立遥感图像六边形像素数学模型,提出兼容开放标准格式的数据存储方案。①根据地理位置将遥感图像格网化,完成遥感图像六边形DGGS建模;其次,建立六边形单元与矩形像素严密对应关系,等效保留六边形单元的邻域信息;②采用GeoTIFF开放标准格式精确存储六边形属性值以及投影、变换参数;③设计依托六边形DGGS格网标准数据集为基础的多尺度六边形DGGS生成算法。实验结果表明:本文方案不仅能保证六边形像素遥感图像数据与标准文件格式兼容,而且能保证矩形像素与六边形单元逐一对应,较好地保留了六边形单元数据的图像信息和空间分布特征,相较于欧空局SMOS数据组织方案更具优势。本文方案打破了六边形单元与矩形像素遥感图像的数据组织壁垒,使用常见GIS/RS软件即可读取六边形像素的遥感图像,并可通过对矩形像素的操作等效实现对六边形单元的处理,有望推动六边形DGGS在遥感数据组织、处理、共享等方面的应用。展开更多
如何高效地动态监测、模拟和预测地表水过程是防灾减灾中亟待解决的问题,也是科学化的国土整治、区域规划、环境保护和水资源管理的基础。因此,本文利用统一计算设备架构(CUDA)对基于不规则三角网(TIN)的地表水动态模拟算法进行并行化改...如何高效地动态监测、模拟和预测地表水过程是防灾减灾中亟待解决的问题,也是科学化的国土整治、区域规划、环境保护和水资源管理的基础。因此,本文利用统一计算设备架构(CUDA)对基于不规则三角网(TIN)的地表水动态模拟算法进行并行化改进,提出了一种基于CUDA的地表水动态模拟并行方法,旨在对任意时刻的地表水进行快速、高精度的动态模拟,从而满足实际的应用需求。该算法从高精度的数字高程模型(DEM)中提取地形特征点和流域线,生成受流域线约束的TIN。在此基础上,根据TIN表面的三角面坐标数据获取水流方向,再结合任意位置的降雨源点追踪得到流水线网络。基于曼宁公式,利用流水线流速计算核函数得到每条流水线上雨滴的流速,结合预设的时间,利用汇流量统计核函数得到该时刻的地表汇流量。具体的并行化过程包括数据的传输,CUDA中线程的划分和流水线流速计算核函数和汇流量统计核函数的实现。本文选取位于加拿大新布伦瑞克西北部的BBW(Black Brook Watershed)流域作为实验样区,将该算法与改进前的方法进行对比表明,该模型在保持精度的同时,大幅提高了模拟效率,加速比达到11.2;另外,通过与SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型进行对比,结果表明,该并行方法的Nash系数提高了88%,相关系数提高了5%。展开更多
DEM地表形态精度分析理论与方法的建立,对DEM数据的生产和广泛应用具有重要意义。本文从局地坡面形态的凸凹性角度,剖析规则格网DEM格网点位置、格网分辨率对DEM局地坡面凸凹性的影响,以期进一步完善和发展DEM质量分析的理论与方法。论...DEM地表形态精度分析理论与方法的建立,对DEM数据的生产和广泛应用具有重要意义。本文从局地坡面形态的凸凹性角度,剖析规则格网DEM格网点位置、格网分辨率对DEM局地坡面凸凹性的影响,以期进一步完善和发展DEM质量分析的理论与方法。论文首先阐述了DEM局地坡面凸凹性的基本概念,研究建立了规则格网DEM的局地坡面凸凹性量化分析方法,并以黄土丘陵5、10、15、25、……、155 m DEM为例,采用比较分析方法研究了局地坡面凸凹性随DEM格网点位置和格网分辨率的变化特征。研究表明:对于本研究中的1:5万DEM,10 m(跃变率≤0.3%)是其最佳的格网分辨率阈值,当DEM实际格网分辨率高于该阈值时,实际DEM与最佳格网分辨率DEM具有近乎相同的局地坡面凸凹性,主要在正地形与负地形的过渡区域会发生不同程度的坡面凸凹性变化;当DEM实际格网分辨率低于该阈值时,实际DEM的局地坡面凸凹性,会随着DEM格网点布设位置和DEM格网分辨率发生较大的不确定性变化。展开更多
文摘全球离散格网系统(Discrete Global Grid System,DGGS)是数字化的地球参考框架,在多源、多尺度地球空间数据集成分析方面优势明显。本文选择菱形三十面体六边形全球离散格网系统,提高格网与地球的整体拟合精度和空间采样率;建立遥感图像六边形像素数学模型,提出兼容开放标准格式的数据存储方案。①根据地理位置将遥感图像格网化,完成遥感图像六边形DGGS建模;其次,建立六边形单元与矩形像素严密对应关系,等效保留六边形单元的邻域信息;②采用GeoTIFF开放标准格式精确存储六边形属性值以及投影、变换参数;③设计依托六边形DGGS格网标准数据集为基础的多尺度六边形DGGS生成算法。实验结果表明:本文方案不仅能保证六边形像素遥感图像数据与标准文件格式兼容,而且能保证矩形像素与六边形单元逐一对应,较好地保留了六边形单元数据的图像信息和空间分布特征,相较于欧空局SMOS数据组织方案更具优势。本文方案打破了六边形单元与矩形像素遥感图像的数据组织壁垒,使用常见GIS/RS软件即可读取六边形像素的遥感图像,并可通过对矩形像素的操作等效实现对六边形单元的处理,有望推动六边形DGGS在遥感数据组织、处理、共享等方面的应用。
文摘如何高效地动态监测、模拟和预测地表水过程是防灾减灾中亟待解决的问题,也是科学化的国土整治、区域规划、环境保护和水资源管理的基础。因此,本文利用统一计算设备架构(CUDA)对基于不规则三角网(TIN)的地表水动态模拟算法进行并行化改进,提出了一种基于CUDA的地表水动态模拟并行方法,旨在对任意时刻的地表水进行快速、高精度的动态模拟,从而满足实际的应用需求。该算法从高精度的数字高程模型(DEM)中提取地形特征点和流域线,生成受流域线约束的TIN。在此基础上,根据TIN表面的三角面坐标数据获取水流方向,再结合任意位置的降雨源点追踪得到流水线网络。基于曼宁公式,利用流水线流速计算核函数得到每条流水线上雨滴的流速,结合预设的时间,利用汇流量统计核函数得到该时刻的地表汇流量。具体的并行化过程包括数据的传输,CUDA中线程的划分和流水线流速计算核函数和汇流量统计核函数的实现。本文选取位于加拿大新布伦瑞克西北部的BBW(Black Brook Watershed)流域作为实验样区,将该算法与改进前的方法进行对比表明,该模型在保持精度的同时,大幅提高了模拟效率,加速比达到11.2;另外,通过与SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型进行对比,结果表明,该并行方法的Nash系数提高了88%,相关系数提高了5%。
文摘DEM地表形态精度分析理论与方法的建立,对DEM数据的生产和广泛应用具有重要意义。本文从局地坡面形态的凸凹性角度,剖析规则格网DEM格网点位置、格网分辨率对DEM局地坡面凸凹性的影响,以期进一步完善和发展DEM质量分析的理论与方法。论文首先阐述了DEM局地坡面凸凹性的基本概念,研究建立了规则格网DEM的局地坡面凸凹性量化分析方法,并以黄土丘陵5、10、15、25、……、155 m DEM为例,采用比较分析方法研究了局地坡面凸凹性随DEM格网点位置和格网分辨率的变化特征。研究表明:对于本研究中的1:5万DEM,10 m(跃变率≤0.3%)是其最佳的格网分辨率阈值,当DEM实际格网分辨率高于该阈值时,实际DEM与最佳格网分辨率DEM具有近乎相同的局地坡面凸凹性,主要在正地形与负地形的过渡区域会发生不同程度的坡面凸凹性变化;当DEM实际格网分辨率低于该阈值时,实际DEM的局地坡面凸凹性,会随着DEM格网点布设位置和DEM格网分辨率发生较大的不确定性变化。
