2.史明昌-地表水力侵蚀过程及其虚拟模型.pdf

1、北北京京林林业业大大学学地地理理学学科科北北京京地地拓拓科科技技有有限限公公司司史史明明昌昌2 20 02 23 3.0 05 5.2 25 5地表水力侵蚀过程及其虚拟模型2 0 2 3 跨界融合创新应用合作发展大会报告目 录一一、地地表表侵侵蚀蚀过过程程引引发发的的三三维维空空间间信信息息描描述述二二、传传统统G GI IS S地地理理对对象象抽抽象象及及其其数数据据模模型型三三、数数字字孪孪生生对对G GI IS S技技术术挑挑战战四四、地地理理环环境境虚虚拟拟G GI IS S技技术术框框架架五五、虚虚拟拟G GI IS S和和传传统统G GI IS S融融合合方方法法2 0 2 3 跨

2、界融合创新应用合作发展大会报告一一、地地表表侵侵蚀蚀过过程程引引发发的的三三维维空空间间信信息息描描述述一场大雨过后水去哪里了？河流的水来自哪里，洪峰流量多少？2 0 2 3 跨界融合创新应用合作发展大会报告一一、地地表表侵侵蚀蚀过过程程引引发发的的三三维维空空间间信信息息描描述述河道侵蚀坡面侵蚀2 0 2 3 跨界融合创新应用合作发展大会报告二二、传传统统G GI IS S地地理理对对象象抽抽象象及及其其数数据据模模型型GIS（Geographical Information System）以测绘学为理论基础，以地图学为技术支撑GIS（Geographical Information Sci

3、ence）以地理科学为理论基础，以地图学为技术表达地理信息分为两大类：地理实体，地理环境要素。地理实体抽象：矢量数据用一系列有序坐标来记录和描述。点（集）、线（集）、面（集）、曲面。地理环境要素：栅格数据用规则网格表示空间分布，用数组来记录和描述。分辨率、栅格属性2 0 2 3 跨界融合创新应用合作发展大会报告三三、数数字字孪孪生生对对G GI IS S技技术术挑挑战战以以地地表表侵侵蚀蚀过过程程为为例例随着侵蚀的变化，土壤水分在变化，随之颜色发生变化；土壤被切挖，土壤断面颜色发生变化。水蚀结果风蚀效果2 0 2 3 跨界融合创新应用合作发展大会报告三三、数数字字孪孪生生对对G GI IS S

4、技技术术挑挑战战以以地地表表侵侵蚀蚀过过程程为为例例地表物质被启动、搬运、沉积的过程怎样表述。营力与变化量之间的定量关系机理模型和空间信息表达难以对应。水沙输移过程实时变化2 0 2 3 跨界融合创新应用合作发展大会报告三三、数数字字孪孪生生对对G GI IS S技技术术挑挑战战以以地地表表侵侵蚀蚀过过程程为为例例渐变的物理过程怎么用矢量数据和栅格数据表示？对人的想像力沉浸感能有什么样的影响？需要有新型GIS技术体系去支撑虚拟地理环境的应用。水蚀效果土壤侵蚀图2 0 2 3 跨界融合创新应用合作发展大会报告四四、地地理理环环境境虚虚拟拟G GI IS S技技术术框框架架场理论：“是一个“空间里

5、的数”，表示在物理空间上所有的真实性。“场占有空间，场含有能量，场的存在排除了真正的真空。”真空中没有物质，但并不是没有场的。场形成了一个“空间的状态”。当一个电荷移动时，另一个电荷并不会立刻感应到。地理科学的“场”：地理对象之间的内在和外在联系。不同业务对地理要素的理解要根据“语义”，而不是实体。例如气象、水利、农业对干旱的理解不同，但有内在联系，需要语义转化。地理模型是复杂的，用场的强弱表示尺度效应，在空间上具有连续性。2 0 2 3 跨界融合创新应用合作发展大会报告四四、地地理理环环境境虚虚拟拟G GI IS S技技术术框框架架（一）地理抽象 用“场”理论抽象地理对象和地理要素，二者合一

6、考虑。是复杂几何图形集合，可能是“域”，也可能是不相邻的事物的相互作用。把三维地理空间抽象为粒子、形态、界面、属性、粒子间粘度、空间位置等信息。粒子：是组成地理空间万事万物的不可再分的最小单元，不同的物质其粒子特征不同。不同的粒子是可以同时占用共同的空间。如：土壤、岩石、树木.复杂对象抽象为一个对象时，可由粒子集合表示，在三维虚拟中多用粒子集合表达地理对象。2 0 2 3 跨界融合创新应用合作发展大会报告四四、地地理理环环境境虚虚拟拟G GI IS S技技术术框框架架（一）地理抽象 属性：是描述粒子一系列特征的指标