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《山东科技大学》 2010年
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基于GIS&RS的水库洪水预报模型研究与应用

张承明  
【摘要】:水库是重要的水利工程和水资源保障基地,起着保护下游人民生命财产安全、保障工农业生产和城镇人民生活用水的重要作用。为了在保证水库安全的前提下,使水库尽可能地多蓄水,达到充分利用洪水资源,保障供水的目的,需要为水库构建一套准确可靠的洪水预报模型,进行科学的洪水预报。遥感技术的快速发展为水库洪水预报模型提供了充足的数据源,本文以遥感数据在水库洪水预报模型中的应用为主线展开研究。运用人工免疫系统免疫学习的基本原理,研究了利用遥感影像提取流域下垫面信息的问题;研究了以ETM+数据为数据源提取流域下垫面信息的技术流程;研究了以下垫面信息和DEM为数据源,构建汇流网络的问题;根据分布式水文模型基础理论和前述研究成果,构建水库洪水预报模型;建立了水库洪水预报实验系统并在雪野水库进行了应用。研究结果对提高水库洪水预报水平具有重要的参考价值,本文的主要贡献有: (1)发展了基于免疫学习的遥感影像分类算法。算法运用人工免疫系统免疫学习原理,首先构造了一个线型分类器用于学习类别的特征,对每个类别的抗原种群单独学习以减少算法的收敛时间;在提取过程中,采用多种方式进行判别并引入人工先验知识以提高提取精度和效率。实验表明:算法能够有效地提高分类精度。 (2)明确了流域下垫面信息提取技术流程。根据水库洪水预报模型的建模需要和Landsat-7 ETM+数据源特点,根据提取目标综合运用波段组合、计算特征指数、计算纹理特征等手段,合理组织特征空间,以有效地提取下垫面信息。 (3)发展了汇流网络构建算法。在充分理解水库汇流特点的基础上,以DEM和下垫面信息为数据源提取产流栅格,对提取的栅格及其流向关系进行拓扑处理,确定产流栅格计算次序,实现汇流网络的构建。 (4)构建了基于GIS和RS的水库洪水预报模型。根据分布式水文模型基础理论,模型以提取的下垫面信息为基础进行产流计算,利用汇流网络进行逐单元汇流演算。在雪野水库的实验结果表明:模型能够有效地提高洪水预报的精度。 (5)实现了基于GIS和RS的水库洪水预报实验系统,并在雪野水库进行了应用。
【学位授予单位】:山东科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TV124

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