收藏本站
《武汉大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

洪涝事件信息建模与主动探测方法研究

杜文英  
【摘要】:洪涝事件在全球范围内频繁发生,并造成了严重的人员伤亡、经济损失和环境破坏等。研究洪涝事件的发生和发展规律,不仅是保障人民群众生命财产安全、促进社会经济可持续发展、维护国家繁荣稳定和构建和谐社会的重大需求,也是促进遥感与对地观测技术与洪涝应用领域相结合的关键。但洪涝事件的发生和发展往往不是一蹴而就的,常常需要历经潜伏、准备、发生和结束等多个阶段,在洪涝事件从发生到结束的整个生命周期中,跨部门的动静态信息共享、洪涝关键因子如洪涝范围的精确提取以及洪涝事件的提前探测与预警发布对于提高洪涝事件应对效率、辅助洪涝事件决策和减轻或避免洪涝事件损失意义重大,但现有研究中的模型、方法或服务尚不能完全解决这些问题,因此,本文从跨部门的动静态信息共享、洪涝关键因子中洪涝范围的精确提取以及洪涝事件的提前探测与预警发布这三方面开展研究,以期实现洪涝事件信息的跨部门高效共享、洪涝发生范围的精确估计以及洪涝事件的事前探测与通知。跨部门的动静态信息共享能够促进参与洪涝事件应对的各部门间的信息交流,降低洪涝事件信息交流成本,提高洪涝事件应对效率,但目前尚缺乏一种统一的洪涝事件动静态信息表征模型,给洪涝事件的信息交流造成了障碍。为了解决上述问题,本文分析了洪涝事件静态属性与动态观测信息的共享需求,构建了洪涝事件元建模框架,设计了洪涝事件的基础元数据构件和具体描述结构,提出了面向观测的洪涝事件信息表征元模型,同时提供了洪涝事件信息表征模型的扩展机制和形式化表达。与现有洪涝事件信息表征模型相比,本文提出的面向观测的洪涝事件信息表征元模型实现了统一时空框架下不同类型洪涝事件动静态信息的规范化表征,能够满足洪涝事件动静态信息的跨领域共享与管理需求。作为洪涝事件的关键因子,洪涝发生范围是洪涝决策时的重要输入,洪涝发生范围的精确提取能够为洪涝事件的应对提供重要的决策信息支持,但洪涝水体往往边界复杂且含有内部空洞,而现有水体提取方法不能够用于提取含岛状空洞的水体范围精确提取。针对洪涝范围的精确估计问题,本文分析了现有气球Snake模型的不足,在气球Snake模型的基础之上增加了自适应影像预处理、拓扑冲突检测和处理以及轮廓迭代自动终止判断机制,解决了气球Snake模型面临的弱边界溢出问题,赋予了轮廓曲线以分裂和合并能力,同时使得曲线能够根据结点数目变化情况自动判断是否终止迭代。经具体的边界提取实验及对实验结果的定性和定量精度评价证明,本文中所提出的方法能够适用于含岛状空洞水体边界的精确提取,可用于洪涝发生范围的精确估计。与被动响应相比,洪涝事件的提前探测与预警发布能够为洪涝事件的响应争取到宝贵时间,对于挽救生命和降低损失十分重要,但目前的洪涝事件探测方法仅针对单一阈值进行过滤,方法的可靠性和可扩展性都有待商榷。针对洪涝事件的提前探测和预警发布问题,本文分析了多年历史观测数据与洪涝事件发生与否之间的相关关系,确定了与洪涝事件发生最为相关的观测因子以及洪涝事件发生是该观测因子的数据变化所遵循的模式,并基于该变化模式构建了洪涝事件过滤模型,提出了洪涝事件主动探测与预警发布服务方法,并实时接入了地面传感器数据,实现了异常数据的主动过滤以及洪涝事件的分阶段探测和预警消息发布。经实验证明该服务方法能够发现洪涝事件对应地面观测数据的异常并及时发布预警消息,实现了洪涝事件的提前探测和预警发布。此外,本文还在洪涝事件信息表征模型、洪涝范围精确提取方法以及洪涝事件实时主动探测与预警发布服务的基础之上,设计并实现了洪涝事件信息建模与主动探测原型系统,并以梁子湖区域历史洪涝事件为例,完成了其信息建模、发生范围的精确估计、主动探测以及预警发布等应用。本文的创新点主要体现在三个方面:1)提出了面向观测的洪涝事件全生命周期动态表征元模型,实现了洪涝事件的统一建模和全生命周期信息管理,对洪涝事件动态观测数据进行有效描述,为洪涝事件信息的集成管理与共享服务奠定模型基础;2)提出了含岛状空洞洪水边界的精确提取方法,实现了不需要网格辅助的含岛状空洞水体边界精确提取,兼顾了精度和效率,为洪涝场景下空洞众多且凹凸不一的复杂水体边界精确提取提供方法支持;3)提出了传感网环境下洪涝事件的主动探测与预警发布服务方法,实现地面原位传感器数据的实时接入和异常过滤、洪涝事件的主动探测以及预警消息发布,为洪涝事件的响应预留准备时间,减少洪涝事件造成的损失。但本文在不同类型洪涝事件的任务库和知识库构建、大流域的洪涝事件过滤模型建立以及多目标水体边界的同时提取等方面还存在诸多不足,这些问题将会在后续的研究中给予充分关注并逐步解决。
【学位授予单位】:武汉大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P426.616

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 Débora F. VIEIRA,Leandra WATANABE,Carolina D. SANT′ANA,Silvana MARCUSSI,Suely V. SAMPAIO,Andreimar M. SOARES,Raghuvir K. ARNI;Purification and Characterization of Jararassin-I, A Thrombin-like Enzyme from Bothrops jararaca Snake Venom[J];Acta Biochimica et Biophysica Sinica;2004年12期
2 刘芳;罗德安;;对Balloon Snake算法的改进与实验应用[J];北京建筑工程学院学报;2006年04期
3 林路云;企业的信息模型[J];系统工程理论与实践;1986年01期
4 ;Myotoxic activity of a Gln-49 phospholipase A_2 from Agkistrodon blomhoffii ussurensis snake venom[J];Progress in Natural Science;2006年02期
5 ;Cover[J];遗传学报;2011年09期
6 李万军;侯立华;;Snake模型理论与应用综述[J];河南科技;2012年19期
7 纪佩宇;陈俊;谢新;李千目;;大规模传感网数据溯源技术研究[J];苏州科技学院学报(自然科学版);2013年04期
8 曹秋平,李桐芬,彭兴华,张友尚;INSULINS FROM DIFFERENT SPECIES——CHICKEN AND SNAKE[J];Science in China,Ser.A;1980年10期
9 赵竟成;饶达善;;111 CASES OF SNAKE-BITE (AGKISTRODON ACUTUS GUENTHER) TREATED BY COMBINED TRADITIONAL CHINESE AND WESTERN MEDICINE[J];Journal of Traditional Chinese Medicine;1982年02期
10 梁栋材,万柱礼,张友尚,曹秋平;STRUCTURAL STUDIES OF SNAKE INSULIN CRYSTALS——X-RAY CRYSTALLOGRAPHIC ANALYSIS OF SINGLE CRYSTALS[J];Science in China,Ser.B;1984年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;The progress of study for snake venom metalloproteinases[A];第七届全国酶学学术讨论会论文摘要集[C];2004年
2 ;Crystal structure and electrophysiological characterization of Natratoxin,a novel snake sPLA2 neurotoxin inhibiting A-type K~+ currents[A];第八届中国生物毒素学术研讨会论文摘要集[C];2007年
3 刘照球;李云贵;;建筑结构信息模型的研究[A];第十四届全国工程设计计算机应用学术会议论文集[C];2008年
4 ;Crystal structure and electrophysiological characterization of Natratoxin,a novel snake sPLA2 neurotoxin inhibiting A-type K~+ currents[A];第八届中国生物毒素学术研讨会论文摘要[C];2007年
5 王慧;陈金鹰;朱军;;传感网——又一次信息产业浪潮[A];四川省通信学会2009年学术年会论文集[C];2009年
6 赵振宇;陈金鹰;;传感网及3G新商机[A];四川省通信学会2009年学术年会论文集[C];2009年
7 吕坤;张欣;李硕;;基于卷积虚拟静电场Snake模型的唇形跟踪算法[A];第六届和谐人机环境联合学术会议(HHME2010)、第19届全国多媒体学术会议(NCMT2010)、第6届全国人机交互学术会议(CHCI2010)、第5届全国普适计算学术会议(PCC2010)论文集[C];2010年
8 罗诗途;王艳玲;;基于改进Snake模型的初始模板建立方法[A];第八届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2010年
9 何明;;传感网在纺织业的应用[A];“五洋杯”2010年江苏纺织学术论文集[C];2011年
10 Ke Chen;Deng Xinru;Chunhong Huang;;Structural Analysis and Antigenic Epitope Prediction of Snake Venom C Type Lectin Family Proteins[A];华东六省一市生物化学与分子生物学会2010年学术交流会论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 琼玲 虹全;无锡加快传感网技术攻关[N];中国电子报;2009年
2 扬帆;无锡北邮携手建设传感网研究院[N];无锡日报;2009年
3 龚兴;工信部将全力支持传感网发展[N];中国工业报;2009年
4 记者 扬帆;争分夺秒,进军传感网产业[N];无锡日报;2009年
5 丛林;专家聚锡研究传感网标准制定[N];无锡日报;2009年
6 本报记者 过国忠 通讯员 王磊;让传感网技术造福于人[N];科技日报;2009年
7 记者 过国忠 通讯员 吴伟新;国家(无锡)传感网国际科技合作基地揭牌[N];科技日报;2009年
8 英洁;无锡传感网产业快马加鞭[N];无锡日报;2009年
9 本报记者;合作共建国家传感网创新示范区[N];无锡日报;2009年
10 陆峰;合作共建国家传感网创新示范区[N];新华日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杜文英;洪涝事件信息建模与主动探测方法研究[D];武汉大学;2017年
2 吴宇迪;智慧建设理念下的智慧建设信息模型研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
3 赵继伟;水利工程信息模型理论与应用研究[D];中国水利水电科学研究院;2016年
4 陈向益;异构传感网复件攻击检测方法研究[D];江苏大学;2015年
5 胡升泽;面向应急协同的移动传感网数据传输关键技术研究[D];国防科学技术大学;2014年
6 王晓蕾;地理空间传感网语义建模与推理研究[D];武汉大学;2015年
7 赵园;移动传感网的一致性控制研究与应用[D];大连海事大学;2016年
8 黄龙军;无线纳米传感网节能编码研究[D];浙江工业大学;2016年
9 徐士博;光纤智能传感网理论及关键技术研究[D];天津大学;2015年
10 张纪升;面向路网运行管理的异构传感网协同设计方法研究[D];北京交通大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋小波;GVF Snake模型及其在图像分割中的应用研究[D];江南大学;2015年
2 郭延凯;OpenADR通信协议扩展与应用研究[D];华北电力大学;2015年
3 陈烈;天地一体化网络通用管理信息模型研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
4 何金陵;基于SG-CIM的统一配电网信息模型研究[D];华北电力大学;2015年
5 孙超;基于RFID的机电类产品信息模型及在仓储中的应用[D];贵州师范大学;2015年
6 庄乾宇;基于MBD的零件工艺信息模型建模方法研究与实现[D];中北大学;2016年
7 李娇娇;模拟电路仿真与数据管理软件的实现[D];北方工业大学;2016年
8 杜云帆;基于决策支持的道路提取[D];吉林大学;2016年
9 朱旭;基于BIM的明清古建筑全生命周期信息模型的研究[D];西安建筑科技大学;2016年
10 陈渊龙;基于Snake模型与泊松方程抠图算法的研究与应用[D];云南大学;2016年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026