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《武汉大学》 2004年
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GIS在河道冲淤及河床演变分析中的应用

王强  
【摘要】:地理信息系统(GIS)是一项以计算机为基础的新兴技术,围绕着这项技术的研究、开发和应用形成了一门交叉性、边缘性的学科,是管理和研究空间数据的技术系统,在计算机软硬件支持下,它可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理、对数据的有效管理、研究各种空间实体及相互关系。通过对众多因素的综合分析,它可以迅速地获取满足应用所需要的信息,并能以地图、图形或数据等形式表达处理的结果近年来空间数据管理的主要方式,可以为信息管理、过程控制、科学研究、空间决策等提供相应的空间知识。目前已成功地应用到了众多领域,取得了良好的经济效益和社会效益。 河道冲淤分析的传统方法主要有输沙量平衡法和地形断面法。由于输沙量平衡法和地形断面法受水文观测的测站分布和观测技术的限制,以及它们在空间分析上的局限性,这两种方法在实际应用中存在计算精度不够高、空间分析能力差等弱点。要准确弄清河道的冲淤分布及其变化,需要采取新的分析方法。 本文在这方面做了一些探索性的工作,尝试利用目前在其他领域应用较多的GIS解决这一问题。 随着GIS技术的发展,新一代的GIS已经能够进行三维表面的建模和表面分析。数字地形模型是地理信息系统的基础数据,它被广泛用于铁路、公路、输电线等各种线路选线的设计以及各种工程的面积、体积和坡度计算、任意两点间的通视判断及任意断面绘制。在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图。它被用于铁路、公路、输电线等各种线路选线的设计以及各种工程的面积、体积和坡度计算、任意两点间的通视判断及任意断面绘制。在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图。这为基于三维地形表面模型的各种过程分析,如河道冲淤分析,创造了条件。 本文详细介绍了基于GIS的河道冲淤及河床演变分析的的具体实现方法,将GIS技术和河床演变分析有机地结合,利用地理信息系统软件强大的数据输入和空间数据分析功能,将河道地形图数字化,在此基础上,通过对比,分析河道平面、断面变化、河槽容积变化、成形沙体的特征及变化,并可得到河床冲淤变化图,直 观地显示河道冲刷淤积部位,从而分析河道演变规律和演变趋势。研究表明GIS技 术是定量研究泥沙运动的一种有效手段。 利用GIS方法研究河道泥沙运动问题是一种大胆尝试。它可以对泥沙输移实现 定量化和可视化,结合来水来沙等资料进行研究,更加准确和科学。该方法利用整 个地形图的全部地形信息,其数据采集的精度和对测图的利用效率非断面地形法可 比。该方法具有强大三维表达和空间分析能力,在整个计算过程,包括地图数字化、 三维表面生成、槽蓄量计算、冲淤变化分析、断面分析可在一个系统内完成,大大 提高了工作效率,并将河床变化定性描述进一步提高到定量表达的水平。 该方法计算精度高、河道形态显示直观、冲淤部位空间分析能力强,具有一定 的实践意义和推广价值。 随着河道数字化测图技术的发展和推广、长江河道监测资料基本数据库的建 立,大量的地图矢量化工作将得以减轻,基于GIS的河道冲淤及河床演变分析方法 将更具潜力。
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