如何使用Erds进行洪水淹没分析
使用马尔科夫链进行海洋灾害模拟的教程(Ⅱ)
马尔科夫链是一种描述随机过程的数学工具，它用来描述状态空间中的状态之间的转移概率。
在海洋灾害模拟中，使用马尔科夫链可以模拟海洋灾害的发生和演变过程，进而帮助我们更好地了解灾害的可能性和影响。
马尔科夫链的基本概念马尔科夫链是一种随机过程，它包括一组状态和状态之间的转移概率。
在海洋灾害模拟中，我们可以将海洋的不同状态看作是不同的状态，比如晴天、多云、暴雨等。
这些状态之间的转移概率可以根据历史数据或专家知识进行估计。
假设我们有一个包含n个状态的马尔科夫链，那么状态之间的转移可以用一个n×n的转移矩阵来表示。
转移矩阵的每个元素表示从一个状态转移到另一个状态的概率。
海洋灾害的模拟假设我们想要模拟海洋灾害的发生和演变过程，我们可以首先确定海洋的各种状态，比如晴天、多云、暴雨、飓风等。
然后，我们可以根据历史数据或专家知识来估计这些状态之间的转移概率，进而构建转移矩阵。
一旦我们有了转移矩阵，我们就可以使用马尔科夫链来模拟海洋灾害的发生和演变过程。
我们可以从一个初始状态开始，根据转移概率逐步地模拟出海洋灾害的发生和演变过程，直到达到某个终止状态。
通过多次模拟，我们可以得到海洋灾害发生的可能性以及不同状态之间的转移规律。
这些信息可以帮助我们更好地了解海洋灾害的潜在风险和影响，进而制定相应的防灾预案和措施。
马尔科夫链的应用除了海洋灾害模拟，马尔科夫链还可以在其他领域中得到广泛的应用。
比如在金融领域，马尔科夫链可以用来模拟股票价格的波动，帮助投资者更好地进行风险管理和资产配置。
在生态学领域，马尔科夫链可以用来模拟生物种群的演变过程，帮助科学家更好地保护和管理生物资源。
总结马尔科夫链是一种强大的数学工具，它可以帮助我们模拟复杂系统的随机演变过程，包括海洋灾害的发生和演变过程。
通过使用马尔科夫链，我们可以更好地了解海洋灾害的可能性和影响，从而制定相应的防灾预案和措施。
同时，马尔科夫链还可以在其他领域中得到广泛的应用，帮助我们更好地理解和管理复杂系统的随机过程。
处理二维浅水流动中动边界问题的淹没节点法
处理二维浅水流动中动边界 问题的淹没节点法
3
朱德军 , 陈永灿 , 刘昭伟
( 清华大学水利水电工程系 , 北京 100084 )
摘 要: 针对浅水流动中的动边界问题 ,本文设计一种淹没节点方法 ,根据网格单元各节点的被淹没情况 ,即单元水面 高程和各节点高程的差值 ,对单元平均水深和单元界面处平均水深进行修正 ,运用高精度无振荡的 FDS 格式和有限体积法求 解含有动边界的二维浅水方程 。除对单元水深和界面水深进行修正外 ,离散方程形式与传统方法相同 ,实现过程简单 。应用 该方法对两个典型算例进行了数值模拟 ,模拟结果分别与其他学者的模拟结果和精确解高度吻合 。表明本文方法精度较高 、 实现过程简单 、 可以有效解决浅水方程的间断 、 动边界和河床起伏问题 。 关 键 词 : 浅水方程 ; 动边界 ; 淹没节点法 ; 间断 ; 河床起伏 中图分类号 : TV131. 2 文献标识码 :A
2 基本方程和有限体积离散
包括河床坡降和摩阻项的非定常二维浅水方程 的守恒形式为 5W 5 F 5 G + + = s 5t 5x 5y
( 1)
1 2 式中 , W = ( h , hu , hv ) T , F = ( hu , hu2 + gh , 2 它的深度和岸滩前的水深一致 ,其宽度是水位相对于 1 2) T T 2 huv ) , G = ( hv , huv , hv + gh , s = (0 , 单元中心高程距离的函数 。根据水量平衡原理将窄 2 缝内的水量平铺到岸滩上 , 成为化引水深 , 相当于把 gh ( S 0 x - S f x ) , gh ( S 0 y - S f y ) ) T 。 u、 v 分别表示 x 和 岸滩前的水域延伸到岸滩内 ,从而可以把计算网格点 y 方向水深平均的流速分量 ; g 为重力加速度 ; h 为 布置在岸滩上 。冻结法 ,根据网格单元中心处水深判 水深 ; S 0 x 、 S 0 y 分别表示 x 和 y 方向的底坡 ; S f x 、 Sfy
一种大区域洪水淹没范围快速提取的分块种子蔓延算法 -回复
一种大区域洪水淹没范围快速提取的分块种子蔓延算法-回复洪水是一种自然灾害，给人们的生活和财产造成了巨大的损失。
当洪水发生时，准确地了解洪水范围对于灾区救援和灾后重建工作至关重要。
为了快速提取大区域洪水淹没范围，一种高效的分块种子蔓延算法应运而生。
首先，让我们来了解一下分块种子蔓延算法的基本原理和步骤。
1. 分块：将待处理的大区域划分为若干个小块，每个小块都有一个中心点作为种子点。
2. 种子点初始化：根据洪水预测模型或实时观测数据，选择区域内可能受到洪水影响的点作为种子点，并进行初始化。
3. 种子点扩散：从种子点开始，按照一定的扩散规则，将洪水淹没范围逐步扩散至周围区域。
4. 分块合并：将相邻的小块的洪水边界进行合并，得到整个大区域的洪水淹没范围。
接下来，我们会详细介绍每个步骤的具体操作和注意事项。
第一步，分块。
将大区域划分为多个小块，可以使用网格方式进行分割，每个小块的大小应根据实际情况选择，一般来说，小块的大小应该能够覆盖到洪水可能扩散的范围。
第二步，种子点初始化。
选择合适的种子点是非常关键的，可以借助历史洪水数据、地形地貌分析和降雨量预测等信息来选取种子点，以提高初始化的准确性。
第三步，种子点扩散。
种子点初始化后，按照事先定义好的扩散规则进行种子点的扩散，一般情况下，种子点会向周围点进行蔓延，直到达到一定条件停止扩散。
扩散规则可以根据具体需求定义，可以考虑洪水淹没的速度、地形地貌对水流传播的影响以及周围水系的情况等。
在种子点扩散过程中，需要考虑数据更新的问题。
因为洪水是动态的，随着时间的推移，洪水淹没范围会不断变化。
为了保证准确性，需要及时更新洪水淹没模型或观测数据，并对种子点进行相应的调整和更新。
第四步，分块合并。
当每个小块的洪水边界确定后，就可以将相邻的小块进行合并，得到整个大区域的洪水淹没范围。
在合并的过程中，需要考虑边界的平滑和消除重叠的问题，同时保留洪水蔓延的形态特征。
除了基本步骤之外，还有一些值得注意的问题。
DEM水文分析(淹没区分析)
Flow Direction Map第7部分 水域分析第12章 ：水文分析地表形态结构决定水流的路径。
水文学模型的功能提供了描述地表水文学要素的一种方法。
利用栅格高程数据作为数据源，可以模拟水的流向，建立水域和水系网，同时获取其它的水文学要素。
练习12a ：水系网和支流集水区的描绘水域和水系网是主要的地表水文模型的数据来源。
它们是由DEM 模型中利用栅格建立的。
在你模拟水的运动之前，首先你必须知道水从哪里来，并流向哪里？下面的流程图解释如何运用工具在栅格中模拟水从地表流过的过程。
步骤：启动ArcMap ，从..\jhiku\folder 加入栅格图层DEM20。
水流路径决定水流的路径是从地表获取水文学要素的关键。
这是通过Flowdirection 完成的。
它要每一个表面都做为一个输入和输出的栅格，每个栅格有自己的流向。
总共有八个可能的流向，是从这个中央栅格到八个邻近的栅格的可能流向。
在Spatial analyst 菜单中，单击Raster Calculator,并输入如下公式：Flowdirection （[DEM]）（如下图所示）。
Profile view of a Sink Profile view of aPeak单击Evaluate 。
一个栅格图层将被加入，打开Calculation 图层的Properties （属性对话框），把图层名改为Flowdir 。
寻找沟槽地DEM 中的错误通常被分类为Sink 或Peaks ，Sink 是指一个被高程值包围的区域，有时也被认为是一个低压区或一个坑。
这可能是一个内部的排水区域。
尽管有许多Sink 在DEM 中是不太完美的，但有些是自然形成的，特别是在冰川湖和喀斯特地形区域。
类似的Spike 或Peak 是指一个被低高程值包围的区域，这些是普遍存在的自然要素，但是Peak 对流径影响较小。
上述的错误，特别是Sink ，我们应该在尝试获取表面信息之前将这些Sinks 移去。
二维水沙数学模型在码头工程防洪评价中的应用
工程推荐方案为码头前沿伸出岸线 60 m 的离 岸式高桩码头 , 码头总长 420 m , 宽 25 m , 共布置 4
收稿日期 :2009202224 ; 修订日期 :2009204203 作者简介 : 梁志宏 (19722) , 男 , 湖南邵阳人 , 工程师 , 硕士 , 主要 从事环境水力学及河流动力学研究等工作 。
2
2
σ σ σ xη + yη ; σ ξ ξ、 ξ η、 η ξ、 η η 为 应 力 项:σ ξ ξ = 2 vt
ξ 1 5u v 5C ,σ η η = 2 vt ξ+ CξCη 5 η C ξ5 η 1 5v u 5C ,σ ξ η η+ CξCη 5 ξ C η5
=σ η ξ = vt
C η5 C ξ5 v u ( ) + ( ) ξ Cη η Cξ Cξ5 Cη5
河床冲淤演变分析在防洪评价中具有很重要的 地位 ,是判断河道河势稳定的必要条件 ,是防洪评价 的基础性工作和前提条件 : ① 通过河床历史演变 、 近 期冲淤演变分析 ,了解河道的自然属性 ,是冲淤平衡 的稳定河道 ,还是多变的游荡性河道 , 是水多沙少 , 还是沙多水少 ,等等 ; ② 可以判断岸坡和河床的稳定 性; ③ 可以初步定性的预测工程建设对河势稳定产 生的影响 。本文以广州水道某码头工程为例 ( 工程 位置见图 1) ,分析了该工程附近河床演变的特点与 规律 ,并建立了工程局部水域平面二维水沙数学模 型 ,通过模型预测 ,分析该工程建设对所在河段河床 演变的影响 ,在此基础上 ,进一步分析工程建设对河 道河势稳定的影响 。
工程所在河段属感潮明显的常年潮流河段 , 潮 汐属于不规则半日潮 , 即在一个太阴日里 ( 约 24 h 50 min) ,出现两次高潮两次低潮 , 日潮不等现象明 显 。汛期既受来自流溪河 、 北江及西江的洪水影响 和东江洪水的顶托 ,又受到来自伶仃洋的潮汐作用 , 洪潮混杂 ,水流流态复杂 ,具有水丰沙少和潮流控制 为主的动力特性 。本河段潮流基本为往复流 , 根据 码头上游黄埔左站的实测资料统计 , 黄埔左断面涨
基于GIS和OREMS的洪灾避难系统
表明，我 国防洪避难 系统 的研究应从 我 国的具体
国情 出发 ，使用计 算机 仿真 的方 法 ，综合 考虑避
难过 程 中的多 方 面 的因素 。
洪 水灾 害 是 自然 界 的洪 水 作 用 于 人 类 社 会 的 产 物 。人类 应对 洪 水 灾 害 包括 工 程 和 非 工 程 措施 ， 洪 灾避 难 转 移 安 置是 防 洪 非 工 程 措 施 的一 种 。防
由综合数据 库、模 型库、风 险评 估、信 息可视化 及查询 ４部分组成 ，通过人机交互方式辅助人们解
决 防洪工 作 中淹 没 分 析 ，洪 水 风 险评 估 等 复 杂 问
题 ，更好地满足 了防洪 减灾决策对 空间信息 的需
求（ １ 。 图 ） 该 系统在 水文 学原 理 和 ＧＳ的基 础上 ，考 虑 了 Ｉ
难 区域 的人 Ｅ分布 、路 网结构 ， 用 Ｏ Ｅ Ｓ １ 使 Ｒ Ｍ 避难交通模型模拟避难 过程 。以长兴 岛为例进行 洪灾避难 交通模拟 ，
得到避难耗 费时间 ，路网拥堵路段 ，并且在分析模拟 结果 的基 础上对避难计划进行优化 。 关键词 ：洪灾 ；避难转 移 ；避 难交 通模型 ；地理信息 系统 ；Ｏ Ｅ Ｒ ＭＳ 中图分 类号 ：Ｘ ３；Ｐ ０ ４ ２８ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ ８ １ ２０ ）３— ０ ７— ５ ０ ０— １ Ｘ（０ ７ ０ ０ １ ０
１ 洪 灾 风 险 系统
以地理信息系统 （ Ｉ） ＧＳ 作支持 ， 借助上海市历 史风暴潮洪 水资料 及上 海 市沿海 区域 地形 资料 ， 及部 分 工 程 、水 情 、历 史 资 料 ，建 立 了 风 暴 潮 洪
水 风 险 系统 。 结合 上 海 沿 海 的 防 汛 特 点 ，本 系 统 结 构 设 计
利用ERDAS进行洪水淹没分析
利用ERDAS进行洪水淹没分析【摘要】我国是洪水多发国家，洪水灾害的预防十分重要。
结合ERDAS IMAGINE软件的虚拟GIS模块进行洪水淹没分析，分析洪灾覆盖的范围，为防灾提供可参考的数据。
【关键词】洪水淹没；GIS；ERDAS0 引言人类自古以来就开始研究洪水的灾害，分析研究的方法有好多种，而结合ERDAS IMAGINE软件进行的研究还很少。
利用虚拟GIS模块分析洪水层，为洪水损失的计算提供数据，其方法的准确程度，需要进一步研究。
依靠海量的实地数据是数据可靠性的保障。
但是预演和推算可以借助卫星以及雷达获取的数据进行分析。
洪水分析的一些要解决的问题：一是各部门对同一地区、同一时间发生的洪水灾害淹没范围的监测数据差距大，获取数据的方法不能覆盖完整的区域；二是灾情的统计主要依据抽样调查，时效性不足；三是灾情的估算缺乏依据或者片面。
因此需要大区域的进行洪水淹没的分析对洪灾的准确把握十分重要。
随着GIS技术的日趋成熟，很多研究人员将GIS与水文模拟结合起来，对水灾多发地区进行淹没分析，从预警的视角研究水灾覆盖的范围。
ERDAS以其强大的GIS分析功能，在防洪中起到了很大的作用。
对洪水淹没的预演是ERDAS VirtualGIS的强项，可以在事发前后进行相关的淹没区模拟，从而为决策提供依据。
ERDAS IMAGINE可以生产数字高程模型，可以清楚的确定洪水威胁的地区，对于高程低的地方可以划为高危险区域，无论对防灾减灾还是灾后处理都有着参考价值，甚至是经济开发选址方面都有一定的作用。
1 利用ERDAS中虚拟GIS分析处理1.1 数据预处理首先要在所要分析的区域图上生成DEM，将已有图件在Arcview中进行矢量化处理，尽量多得保持低洼点的高程。
平坦区域可以少采点，然后通过内插数据的方法生成三维地形表面。
生成三维地形表面有两种差值方法，线性插值和非线性插值。
线性插值就是一次多项式进行计算，非线性插值就是多次多项式进行计算。
利用ERDAS进行洪水淹没分析
Science &Technology Vision 科技视界0引言人类自古以来就开始研究洪水的灾害,分析研究的方法有好多种,而结合ERDAS IMAGINE 软件进行的研究还很少。
利用虚拟GIS 模块分析洪水层,为洪水损失的计算提供数据,其方法的准确程度,需要进一步研究。
依靠海量的实地数据是数据可靠性的保障。
但是预演和推算可以借助卫星以及雷达获取的数据进行分析。
洪水分析的一些要解决的问题:一是各部门对同一地区、同一时间发生的洪水灾害淹没范围的监测数据差距大,获取数据的方法不能覆盖完整的区域;二是灾情的统计主要依据抽样调查,时效性不足;三是灾情的估算缺乏依据或者片面。
因此需要大区域的进行洪水淹没的分析对洪灾的准确把握十分重要。
随着GIS 技术的日趋成熟,很多研究人员将GIS 与水文模拟结合起来,对水灾多发地区进行淹没分析,从预警的视角研究水灾覆盖的范围。
ERDAS 以其强大的GIS 分析功能,在防洪中起到了很大的作用。
对洪水淹没的预演是ERDAS VirtualGIS 的强项,可以在事发前后进行相关的淹没区模拟,从而为决策提供依据。
ERDAS IMAGINE 可以生产数字高程模型,可以清楚的确定洪水威胁的地区,对于高程低的地方可以划为高危险区域,无论对防灾减灾还是灾后处理都有着参考价值,甚至是经济开发选址方面都有一定的作用。
1利用ERDAS 中虚拟GIS 分析处理1.1数据预处理首先要在所要分析的区域图上生成DEM,将已有图件在Arcview 中进行矢量化处理,尽量多得保持低洼点的高程。
平坦区域可以少采点,然后通过内插数据的方法生成三维地形表面。
生成三维地形表面有两种差值方法,线性插值和非线性插值。
线性插值就是一次多项式进行计算,非线性插值就是多次多项式进行计算。
线性插值出来棱角较多,非线性插值结果较为平滑,过渡自然。
所以采用非线性插值较为合理。
把处理好的Grid 格式的文件导入到ERDAS 软件中,并另存为IMG 格式。
人工神经网络在遥感影像洪水淹没图自动解译中的应用研(精)
第七届国际水信息学会议，HIC 2006, 尼斯, 法国人工神经网络在遥感影像洪水淹没图自动解译中的应用研究刘学工黄河水利委员会信息中心郑州 450004DIMITRI P. SOLOMATINE荷兰IHE国际水利学院水信息与知识工程系荷兰代尔夫特摘要：当洪水发生时，洪水淹没图为防洪管理进行洪水控制和滩区救灾提供重要信息。
最近十几年，已经开发了多种用于遥感影像解释算法，然而，在利用遥感影像确定洪水淹没面积时，却仍然采用耗费大量时间、由遥感专业人员进行的目视解译方法，为了能够快速进行遥感影像淹没面积解译，本文探讨了基于人工神经网络（ANN）的分类聚合技术的应用，提出了十字窗生成用于分类的实例空间的方法，并进行了黄河下游滩区淹没面积遥感影像自动解译的应用研究，案例研究中选用了2002年7月、2004年6月、2005年6月黄河下游滩区雷达卫星遥感影像进行了模型训练和测试，测试结果表明，ANN模型能够实现雷达影像淹没面积快速自动解译，该模型可为黄河下游洪水遥感监测系统的开发提供技术支撑。
关键词：人工神经网络遥感影像自动解译洪水淹没图1 概述黄河，中国第二大河流，发源于青藏高原，流经9省市自治区，全长5464公里，流入渤海。
黄河下游滩区约4240平方公里，居住180万余人口，约2000个自然村，滩区洪水信息对于黄河下游防洪非常重要，这些信息包括：哪些地方发生洪水了、多少人口被洪水围困、多少农田被洪水淹没，对于滩区防洪来说，获得这些信息越快越好，洪水淹没图是为黄河下游滩区防洪减灾快速提供信息的重要途径。
为了加强黄河水资源综合管理，黄河水利委员会正在进行著名的“数字黄河”工程(DYR)[6]，黄河下游洪水遥感监测系统是“数字黄河”工程建设的重要组成部分[5]，本研究成果将用于该项目建设。
近十几年来，人们开发了各种基于卫星遥感影像解译确定洪水淹没区域的方法[9][4][8]，常用的是目视解译法，根据影像上的灰度值识别洪水淹没区域，这种方法的精度可能会很高，但是，却花费很长时间。
浅谈DEM在洪水灾害中的运用
浅谈DEM在洪水灾害中的运用作者：王永飞张娟来源：《数字技术与应用》2010年第09期摘要:DEM是国家基础空间数据中的一个重要组成部分,随着当代信息技术和计算机技术的快速发展,DEM在国民经济和国防建设以及人文、自然科学领域的应用越来越广泛。
运用DEM进行流域水文分析和淹没面积分析,可以对洪水淹没范围模拟和洪水灾害评估,为防洪减灾工作提供辅助决策。
关键词:数字高程模型(DEM) 水淹分析 4D产品 GIS中图分类号:TP399 文献标识码:A 文章编号:1007-0916(2010)09-0149-010 引言我国是一个洪涝灾害频繁的国家,每年都给国家和人民生命财产造成巨大损失,同时影响社会的稳定和发展。
另外洪水灾害危害严重且具有突发性,因此快速、准确、科学的对洪水灾害进行模拟、预测对防洪减灾和实施救援意义重大。
数字高程模型(Digital Elevation Model,简称DEM)是基础地理信息4D产品之一,在国民经济建设及规划等各部门有泛的应用。
DEM是进行水文分析(如汇水区分析、河网水系分析、降雨分析等)、淹没面积分析、洪水灾害评估等的基础,DEM在防洪减灾中也发挥着越来越重要的作用。
1 DEM的定义及特点1.1 DEM定义DEM是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型,是数字地形模型(Digital Terrain Model,简称DTM)的一个分支,是DTM中最基本的部分,它是对地球表面地形地貌的一种离散的数字表达[1]。
数字高程模型DEM是表示特定区域D上的三维向量有限序列,用表达式可以表示为:式中:是地面点的平面坐标;是对应点的高程值。
当DEM表示为规则格网时,将高程值按每行网格顺序存储,则地面点的坐标值可以省略,这样DEM表示为一维的有序序列,节省了大量的存储空间。
1.2 DEM的特点通过对原始数据(DWG等)的验证和重建可以生成DEM 表面,结合具体的应用生成DEM产品,生成的DEM产品以数字形式存储在磁盘等存储介质上。
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如何使用Erds进行洪水淹没分析
ERDAS IMAGINE可以生产数字高程模型，可以清楚的确定洪水威胁的地方，对于高程低的地方可以划为危险区域，无论对防灾减灾还是灾后处理都有着参考价值，甚至是经济开发选址方面都有一定的作用。
步骤
第一步：下载高程数据
打开水经注万能地图下载器，切换地图到高程地图，框选下载需要下载的范围并导出为tif格式（图1），将生成的数据放在一个英文目录下。
图1
第二步：下载卫星影像
切换地图到谷歌地球，下载同一范围内的卫星地图并导出为img格式（图2），将导出的卫星图放置在和高程数据一样的英文目录下。
图2
第三步：加载高程数据
在Erds主菜单上点击VirtualGIS，弹出VirtualGIS对话框，在对话框内点击VirtualGIS Viewer（图3）即可打开VirtualGIS Viewer对话框。
在VirtualGIS Viewer对话框内点击“打开”按钮（图4），将下载的高程数据加载进来（图5）。
图3
图4
图5
第四步：叠加卫星图
同样点击“打开”按钮，将下载的卫星图加载进来形成三维地图（图6）。
图6
第五步：创建洪水层
点击File→New→Water Layer（图7），新建一个名为water的fld文件，新建完成后会在视窗菜单栏内新增加一项Water菜单（图8）。
点击W ater→Creat Fill Areas（图9），弹出Water Properties对话框，在对话框内点击Select Point按钮（图10）并在三维地图上点击选择一个基准点，选择好后在Water Properties对话框内点击Apply（图11）程序会以此为基础为淹没的高度绘制淹没面（图12），如果想要精确的按照高度来绘制淹没面，也可以在
Water Properties对话框内直接输入高程值（图13）。
图7
图8
图9
图10
图11
图12
图13
结语
到此就完成了使用Erdas进行洪水淹没分析，所需要的卫星图和高程数据都可以通过万能地图下载器进行下载，有需要的朋友可以使用万能地图下载器和Erdas试试。