精选工程硕士论文10篇

本文是一篇工程硕士论文，工程硕士属于专业硕士学位的一种，是工程类专业学位，分为全日制工程硕士和非全日制工程硕士。与学术硕士学位的工学硕士处于同一层次，但类型不同，各有侧重。（以上内容来自百度百科）今天为大家推荐一篇工程硕士论文，供大家参考。

 

 

第一章 绪论

 

1.1 研究的目的和意义

一切生命之源——水，在人类的生产和生活中是必不可少的物质。径流，作为水文循环最重要的环节之一，它能够为水资源的综合开发利用、科学管理以及优化调度等提供最重要的依据，是支撑社会、经济、生态环境和人类社会可持续发展的基础。所以，充分识别和研究各种复杂因素影响下的径流变化规律，无论在理论方面还是现实方面都具有非常重要的意义。径流是构成地区工农业供水的重要条件，在当今的社会经济发展中有着重要的地位和影响[1]。径流的形成主要受到自然环境和人类活动因素的影响：一方面，自然环境中的气候条件、地形地貌、降水等与水循环密切联系的因素对河川径流的变化有重要的影响；另一方面，人类的大规模开发利用水资源影响了水文循环中蒸发、入渗、产流、汇流等环节，对河川径流的变化也有着重要的影响[2]。由于影响径流的原因比较多，导致径流的变化充满不确定性；因此，充分识别和研究径流的变化规律，并按照研究出的规律科学合理地安排人们的生活和生产，对于减少洪水、干旱等自然灾害有着十分重要的意义。径流特性分析是水文系统分析的重要内容，径流时间序列具有多尺度特征，不同的时间尺度隐含着不同的径流变化规律和趋势[3]。径流时间序列是水文系统在气候、流域下垫面以及人类活动等影响因素综合作用下的输出表现，其中包含了趋势成分、周期成分和随机成分；研究表明，周期波动是径流变化过程中的基本现象，径流的周期分析对于水资源管理、洪水预报等具有非常重要的意义[4]。在径流特性分析的研究中，周期成分的识别、提取是一项非常重要的内容，本文研究的主要内容就是运用各种不同的分析方法对水库的径流时间序列进行周期分析。随着社会的发展，工农业用水需求量的增加，水资源的重要性日益突出；对水文时间序列的研究，有助于深入了解其变化趋势，为水资源的合理开发利用和生态环境保护提供科学依据，对国民经济与各用水部门均有着重要意义，对水库控制范围内的社会经济发展、人民生命财产安全有着重要的意义。

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1.2 国内外研究现状

径流特性分析具有非常重要的地位、作用及广阔的应用前景，因此尽管它是一门十分复杂的非线性动力学，仍有不少专家学者进行了大量的研究、探讨工作。径流随时间变化的基本特征主要从两个方面分析：年内变化和年际变化。其中，年内变化分析的主要内容是径流量在一年内各月的分布特征，分析径流量随时间的变化特征；年际变化分析的主要内容是对历年的径流量变化特征进行分析，是进一步分析径流量变化规律的基础。涂新军等[5]分析了东江流域年内径流量不均匀性分配的年际变异特性，对多年的年内变化特征进行了对比分析；王双银等[6]在冯家山水库河流流量特性研究中从全年各月的流量分配情况，集中度及集中期值计算等方面对流量的年内变化特征进行了分析；李艳等[7]通过计算径流年内分配不均匀性、集中程度、变化幅度等指标对北江流域径流序列年内分配特性进行了分析；胡彩霞[8]等提出了基尼系数作为分析河流流量年内变化不均匀性特征的指标，以东江流域为例验证了其适用性；徐东霞等[9]在分析嫩江的年内流量的变化情况时，分析的主要指标有流量年内各月的分布情况、每年的完全调节系数、集中程度、集中期、年内分配变化幅度等。目前，分析径流年内各月流量变化特征的指标主要有不均匀系数 Cv、年内完全调节系数 Ct、年内分配变化幅度、集中度、集中期和基尼系数等。年径流不均匀系数 Cv可用于衡量河川径流流量的年际变化，其值反映了河流多年流量的波动变化情况，Cv值越大，河流多年的流量变化越剧烈，不利于流域内水资源的开发利用和防汛抗旱；反之，径流的年际变化平缓。

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第二章 漳泽水库概况及基本资料分析

 

2.1 水库概况

漳泽水库位于长治市北郊，是山西省六大水库之一，是一座以工农业用水、城市用水、防洪兴利为主，兼旅游、养殖等多项用途的大（二）型水利枢纽工程。漳泽水库 1959年 11 月动工，1960 年 4 月拦洪蓄水，其总库容为 4.273 亿 m3，设计洪水位为 903.62m。漳泽水库位于海河流域漳卫南运河水系的浊漳河南源干流上，其控制流域面积为3176km2，流域的主要支流有西堡头河、苏里河、丹河、陶清河、岚水河、石子河、绛河等，流域的性状系数为 0.365[34]。漳泽水库的流域图如图 2-1 所示。漳泽水库流域内的多年平均降水量约为 585mm，其年内分配大致是：冬季占 3%；春季占 14%；夏季占 62%；秋季占 21%；汛期（6—9 月）占 70%以上。流域内的暴雨以连续 3 日出现的机会较多，尤其是 7 月下半月及 8 月上半月的雨量最为集中，即所谓“7 下 8 上”常发生暴雨，形成洪水[34]。漳泽水库流域内的多年平均河川径流量为 15384 万 m3，折径流深 48.9mm，多年平均径流系数为 0.082。用 80cm 口径的蒸发皿测得流域内的多年均水面蒸发量约为1904.7mm[34]。漳泽水库流域属于典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，流域内四季分明。水库流域内的多年平均气温为 8.6℃，其中极端最高气温为 37.6℃，极端最低气温为-29.3℃。流域内的多年平均相对湿度约为 66%。流域内的平均冻土厚度约为 60cm，最大冻土厚度约为 70cm；年平均封冻天数 57 天，其中最长达 76 天，最短为 47 天。流域内的主要风向为南风，偏南风的最大风速为 14.5m/s；其次较多出现的是东北风和西南风，最大风速为 22m/s[34]。

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2.2 资料数据及审查

资料数据：本文在分析年内特征时采用的是漳泽水库 1958~2008 年的逐月、年径流数据；分析年际变化、变化趋势和周期时，采用的是 1956~2008 年的年降水和年径流资料。资料审查：①文中用到的数据资料均来自山西省水文局，具有权威性，并且该数据经过多次反复审查已成功地应用到许多工程和项目，因此资料具有很好的可靠性；②根据流域实际情况，山西省水文局完成了 1956~2008 年天然径流量的还原计算，因此资料具有很好的一致性；③由于资料样本越长则其代表性越好，本文选择系列较长的漳泽水库站作为主要代表站，因此资料具有一定的代表性。由表 2-1 可以看出，漳泽水库流域内的全年径流量主要集中在 6、7、8、9 月份，多年平均汛期径流量占年径流量的 58.34%，这主要是由于本区域的雨季主要集中在这四个月；2、3 月份径流量有小幅的上涨，这主要是由于冰雪消融所引起的春汛造成的。

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第三章 基于 SSA 的径流周期分析.......... 23

3.1 引言.............23

3.2 理论方法............23

3.3 实例研究............25

3.4 结论.............30

第四章 基于交叉小波变换的径流周期分析..........31

4.1 引言.............31

4.2 理论方法............32

4.2.1 小波分析方法........32

4.2.2 交叉小波分析方法.......33

4.3 实例研究............34

4.4 结论.............39

第五章 基于 EEMD 的径流周期分析...... 41

5.1 引言.............41

5.2 理论方法............41

5.3 实例研究............46

5.4 结论.............50

 

第六章 各种方法的分析与比较

 

6.1 方法理论

奇异谱分析（SSA）可以直接从序列数据自身来提取周期振荡规律，并对其进行识别和强化。SSA 是将时间序列按给定的嵌套空间维数构造一个资料矩阵，若这个资料矩阵能够计算出明显成对的特征值，一般则可以认为这对特征值对应着该序列中的周期振荡行为。SSA 是基于自身数据的一种趋势估计方法，十分适合于对非线性、非平稳时间序列的变化进行分析。小波分析在时-频域上同时具有良好的局部化性质，它能对一个复杂序列进行多时间尺度分解，分析其变化的任何细节。小波变换的基本思想是，通过一个基本小波函数的平移和伸缩得到一簇函数去表示或逼近一个信号或函数；它不仅可以看到信号的主要振荡周期，而且可以比较清楚地看到不同时间尺度的振荡周期随时间的演变。经验模态分解（EMD）能很好地处理非线性、非平稳的水文时间序列。它的原理是对一个复杂的序列进行平稳化处理，将具有不同层次的波动从原始序列中提取出来，得到一系列具有不同尺度的 IMF 分量。因为 EMD 是基于数据本身的一种分解，所以它具有直观、直接、后验和自适应等优点；但是，EMD 方法存在的一个重要缺陷就是模态混叠的问题。集合经验模态分解（EEMD）是通过对 EMD 分解白噪声结果的统计特性进行大量研究后提出来的，是一种噪声辅助信号处理的方法。它通过加入小幅度的高斯白噪声来均衡信号，利用零均值噪声的特性，使真实信号得到了保留。EEMD 不仅保留了 EMD自适应的优点，还有效抑制了其模态混叠的问题。

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结论

 

本文以漳泽水库为研究对象，利用其 1956~2008 年的径流、降水等资料，采用不同的研究方法对漳泽水库年径流序列进行周期分析，得到一些重要的结论。论文的主要工作及取得的成果如下：

（1）本文以科学合理的方法对漳泽水库的资料进行了处理。首先，利用年内分配百分比，年内分配曲线以及年内分配特征值对漳泽水库的径流量年内特征进行了分析，分析表明：漳泽水库径流的各个年代变化趋势基本一致，在 8 月份达到最大峰值，且峰值从 50 年代到 00 年代大体呈现降低趋势；年径流量主要集中在 6-9 月份，其汛期过程线与年径流过程线相吻合；多年以来径流年内分配不均匀性基本不变；径流月分配差异不是很悬殊，主要集中期是 7 月底、8 月初。其次，运用年际变化曲线和年际变化特征值对年际变化的基本变化特征进行了分析，同时采用差积曲线法对径流量年际变化的丰枯年进行了统计分析，分析可知：漳泽水库径流的年际变化曲线总体上呈现减少的趋势；从模比差积曲线图中趋势看出，1958～1961 年为丰水年，1962～1976 年为丰水年，1977年～2002 年为枯水年，2003～2008 年为平水年，入库年径流量丰枯交替，呈现出了较完整的径流变化周期，资料具有合理性和代表性；漳泽水库的径流年际变化比较明显，起伏程度大，年际丰枯变化剧烈，且年径流相对均值的对称性较好。

（2）本文应用 SSA 方法对漳泽水库的天然径流量进行了分析，结果表明：T-CP1和 T-CP2 的重建序列在原始序列中所占比重最大，可以反映原始时间序列的主要变化趋势；分析得到 7 对奇异值相近的 T-CPs，其中有 3 对的振荡周期十分显著，它们的准周期分别为 2.8 年，4.4 年和 17.7 年，并且可以推测其演化可能与大气低频振荡、厄尔尼诺现象、太阳活动等因素有关。

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参考文献（略）

 

第 1 章 绪论

 

1.1 项目背景

随着城市化进程的不断发展，城市空间立开发与利用的程度的不断加深，特别是对土地在纵向上的开发利用程度不断深化，对地籍管理产生了很大影响，地籍要素属性、数量、空间关系和空间分布也越来越复杂，传统的二维地籍管理模式已经不能满足三维空间中重叠、交叉的宗地的管理，同时城市土地空间的立体化开发和利用，地表、地上和地下土地权属不统一的情况经常发生，道路上空的构筑物使用权无法表达，因此要突破传统地籍管理方式，创建三维地籍管理模式。通过三维地籍管理模式，解决三维空间宗地的权属界线关系，实现地表、地上、地下空间土地使用权可视化管理，提供三维空间模式的确权登记和决策信息，构建集土地审批、收储、批后监管和面向社会服务为一体的总体系统，达到精确管理土地所属权的三维特征，建成便于三维信息直观可视化表达、存储和管理的三维地籍数据库系统。长春市城区三维地籍数据库系统是服务和服从于全国第二次国土调查的总体目标，通过三维地籍数据库及有关工具和管理系统的建设，对业务数据进行查询、统计和分析，将分析结果在三维系统中展示，同时二维系统运行结果也可调用三维系统浏览，完全地实现二、三维数据的一体化管理和应用。同时能进行城市三维改造分析服务，测算改造区域拆迁成本、新区重建成本等，为降低城市改造成本，提高城市综合改造效率提供真实直观可靠科学依据。

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1.2 国内外研究现状

 

1.2.1 国外研究现状

荷兰是最早对三维地籍系统进行研究的国家之一，早在 2000 年的时候，荷兰的代夫特工程大学测量学院就以卡达斯特市为例，首次对三维地籍登记的可行性、必要性以及限制条件进行了全面的调研[4]。结果显示，卡达斯特市的多种建筑物涉及到三维情况，而就现有的二维地籍体系无法对这些三维体系进行准确的描述。所以，荷兰的代夫特工程大学测量学院就针对调查中体现出的各种三维地籍问题，提出了三种可能的解决方案：全三维地籍模型、混合模型、附加三维引用模型。在之后是四年，瑞典也。之后不久，以色列提出的地表以及非地表的三维地籍管理模式，也对更有效的利用地下和海底空间提供了解决方法[5]。

 

1.2.2 国内研究现状

最近一些年来，伴随着西方国家对三维地籍数据管理的不断深入研究，我国在三维地籍管理方面的研究也陆续开展起来。潘宝玉等人在 Map GIS 基础软件的平台上[6]，建立了多维时态的城镇地籍信息系统，实现了对城市主体建筑物的空间分析、三维浏览和查询等功能。王履华等人[7]，利用第二次土地调查农村土地利用数据库更新机制进行研究，为农村的地籍管理提出了相应的解决方案。总而言之，国内在三维地籍管理方面局限于技术探讨和理论研究，还未进行实际的应用和建设。当前对于三维地籍项目的研究大致可以分为三类：第一类是从法律与地籍所相关的问题开展，对三维地籍的含义、作用、需求、立法以及其他各个方面进行研究然所，鲜有技术应用等问题；第二类则是以应用技术的角度着手，对三维地籍模型和建模方式进行探讨，确没能应用实现系统化[8]；第三类从现实的角度着手，建立了三维地籍管理系统，引入三维产权概念，建立三维权利实体，引导人们有效使用资源，优化资源配置[9]。

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第 2 章 地籍数据采集与处理

 

2.1 已有地籍数据应用

本系统中的三维地籍数据（界址点模型、界址线模型、界址面模型、界标物模型、宗地体模型）是在已有的长春市二维地籍数据基础上经过处理获得的。二维地籍数据库中的界址点用于建立界址点模型，二维地籍数据库中的界址点坐标即为界址点模型的几何中心。二维地籍数据库中的界址线用于建立界址线模型，其中界址线模型的 X、Y、Z 坐标与二维地籍数据库中的界址线保持一致。二维地籍数据库中的宗地数据用于建立宗地体模型，宗地体模型的平面范围与二维宗地的坐标范围相同，其高度依据二维宗地内建筑物的高度进行分级，从而构成封闭的多面体。

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2.2 界址模型

址点模型主要是依据界址点各参数所建立起来的球形体模型[11]。界址点模型主要是以目前现有的二维数据界址点坐标为基础，在 Arcgis 平台内以立体球体模型的符号展现出来的。球体的几何中心与界址点的空间位置完全重合，球体直径不依比例表示，大小为 0.3 米，界址点模型的颜色为 RGB（0，0，0）。界址点模型具有三维空间坐标，界址点高度信息存储在属性表里，用于确定界址点模型在三维空间里的位置，其空间的位置关系可分为地上、地表以及地下三种位置关系。界址线就是确定宗地所处范围边界线，界址线模型是根据界址线各参数所生成的模型。界址线模型是以现有的二维界址线数据为基础，在 Arcgis 平台里通过对界址线进行线宽和颜色的设置，实现其符号化展现，界址线的显示宽度不依比例表示，线宽 2 个像素宽度，界址线的颜色设置为 RGB（0，0，0）。界址线模型具有三维空间坐标，界址线的高度信息存储在属性表里，用于确定界址线模型的三维空间位置，包括水平方向和垂直方向的界址线模型，其空间位置关系分为地上、地表和地下连续位置关系。

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第 3 章 数据库建库...............20

3.1 数据库 Oracle 10g........20

3.2 Arc SDE 空间数据引擎..........20

3.3 数据概念模型的设计.....21

3.4 数据存储结构.........22

3.5 数据安全机制.........24

3.6 本章小结.........25

第 4 章 程序开发技术及平台应用.......26

4.1 系统架构.........26

4.2 系统开发模式.........26

4.3 Arcgis Engine 开发包.........27

4.4 二三维一体化.........2

4.5 三维宗地体自动生成.....28

4.6 三维模型的更新方式.....29

4.7 海量数据处理.........29

4.8 系统专用接口.........30

4.9 系统运行环境配置.........30

4.10 系统测试...............34

4.11 本章小结...............36

第 5 章 系统功能模块...........37

5.1 地籍管理功能.........37

5.2 常用功能.........49

5.3 摄像机巡航.............52

5.4 本章小结.........52

 

第 5 章 系统功能模块

 

5.1 地籍管理功能

二维地籍管理系统为三维地籍数据库系统提供高级分析功能，包括成本分析、统计分析等，通过二维地籍管理系统提供 Web Service 方式实现；依据接口所提供的参数由二维地籍管理系统分析完成后，将分析结果返回到三维地籍数据库系统中进行展示[50]。二维地籍数据与三维地籍数据库的系统联动，将三维地籍数据库控件嵌入至二维地籍管理系统中去，与二维地图形成双窗口，实现二维数据与三维数据的联动。二维地籍管理系统为三维地籍数据库系统提供二维矢量地图服务。二维矢量地图服务基于 Arcgis Server 统一发布，三维地籍数据库系统直接调用发布好的二维矢量地图服务，实现二维地籍数据与三维地籍数据库数据叠加展示。系统可以直接读取相应数据库，并按照一定的条件进行查询统计，并把统计的结果以柱状、饼状等方式直接叠加在三维场景中，用于直观的察看和分析，同时根据规划数据库结构形成标准统计报表进行输出[52]。

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结论

 

本文主要以长春市三维地籍数据库建库项目为背景，以数据库建立为切入点，在总结三维地籍数据库建立及应用的基础上，说明城市三维在现今的测绘学科内更加广范的得到应用方面，再次，长春市的三维地籍数据库项目能够更加好的为其他省市的相关三维项目起到了借鉴及推广作用。通过上述研究，主要取得以下成果：

1）地籍数据采集和处理使用航空摄影技术、激光 LiDAR 点云技术、倾斜摄影等多种方式生产模型，总结了城市三维建模的技术方法，将二维地籍数据库中的宗地数据用于建立宗地体模型，宗地体模型的平面范围与二维宗地的坐标范围相同，其高度依据二维宗地内建筑物的高度进行分级，从而构成封闭的多面体。为日后的城市三维地理信息系统建设提供技术参考。

2）建立三维地籍数据库三维地籍数据库建设主要基于 Arcgis 平台二次开发，建设长春市三维地籍数据库管理系统，系统通过对用户设置、权限管理、分组分级的岗位责任管理，实现了用户身份鉴定和权限控制的增删改查，按专业维护各自数据，按系统功能定制操作界面，按用户等级登录和访问不同的数据资源。

3）三维地籍数据库实现功能三维地籍数据库系统为二维地籍管理系统提供影像地图服务。二维地籍管理系统为三维地籍数据库系统提供高级分析功能，包括成本分析、统计分析、占地分析、动态监管等。

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参考文献（略）

 

第1章 绪 论

 

1.1 研究背景

本文源自中国地质调查局地质工作调查项目“四川盆地及周缘碳酸盐岩油气地质调查及战略选区（带）评价（项目编码：1212011220758）”遥感解译部分，主要是运用遥感技术和地理信息系统技术对四川盆地及周缘地区进行地质遥感解译，确定油气地质调查路线，为图幅地质填图中基础地质问题提供空间信息；对研究区进行烃渗漏信息的提取与编图，圈定油气勘查区域并对区域资源进行遥感评估。 油气勘查随着物探、化探、地震等方法的发展，精度越来越高，但随着勘查费用越来越昂贵，因此遥感技术的应用开始变的广泛起来。卫星遥感技术是一种低成本的快速评价的新方法，其在石油勘查中的应用已有几十年的历史。最初主要是利用构造地貌分析法，通过遥感图像构造解译，推断油气聚集的隐伏构造。该技术认为，局部构造是地球内部作用的结果，作用力传到地表或近地表时会在地表或近地表造成的变形和变形轨迹，这就证明了地表形态和结构与地下的构造呈现一定的关系。遥感图像清晰、直观，信息承载能力强且连续性好，通过遥感图像的色调特征、水系特征、纹理特征等解译标志，可以解译出与油气相关的旋扭构造、断鼻构造、断块背斜构造等局部构造和隐伏构造[1‐3]。 然而随着石油勘查技术的发展，虽然大部分的构造油气藏都已被勘查并开采，但是仍然有大量的地层油藏、水动力油藏及复合油藏有待勘查[4]。在上世纪八十年代发现了一种新的直接找油气方法，即烃类微渗漏遥感直接探测技术。经过长时间的生产实践，大多数的研究者形成了一个共同的概念：“埋藏于地表下深部处于动态平衡状态下(即工业)的油气藏，其内部具有很大压力，与地表之间存在着巨大的压力差。油气藏中的烃类物质及伴生化合物就会沿着压力梯度的方向垂直的向地表运移从而产生微渗漏”[5]。由于烃类微渗漏会导致地表发生一系列的物理、化学、生物学性质的变化，例如植物中毒、岩石矿物退色、放射形异常、碳酸盐岩富集异常、土壤吸附烃异常、黏土矿物富集异常等[6‐8]。

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1.2 研究意义

遥感技术作为新型的油气勘查方法，与传统的野外实地勘查方法相比具有高效、快速、范围大、成本低等特点。遥感影像经过处理和分析后，能真实的反映出地表景观和地质特征，结合地质图、地形图等资料对区域进行构造解译以及利用油气烃类微渗漏的提取方法，可以相对准确的预测有利的含油气范围与聚集带，分析当地地质条件也能为其他区域的油气预测提供地质依据。 位于四川盆地东北部的南大巴山地区，由于其构造变形强烈，地表地质环境复杂，给地质资料的采集带来许多困难，此地的勘查程度较低。虽然在大巴山区域已发现多个古油藏和油气显示点，但并未有人在此区域利用遥感方法进行探测。因此结合烃渗漏提取和构造解译方法，借助遥感手段大范围的研究该区域，进行油气预测研究正是本论文研究的目标。

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第2章 研究区概况

 

2.1 研究范围

研究区以南大巴山褶皱带为主体（图 2‐1），位于中国重庆、四川、陕西、湖北、四省（市）交界地区，研究区界于东经 107°~110°，北纬 30°50′~33°之间。由于构造变形复杂，区内山高谷深，资料的采集和处理难度较大，前期勘查投入少，勘查程度较低。

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2.2 地理概况

大巴山区域内主要为汉江支流，横穿渝、川、陕、鄂四省（市），大巴山为汉江与嘉陵江的分水岭。大巴山总体海拔在 1300.00~2000.00m。主峰为神农顶，海拔 3105.40m，位于著名的湖北省神农架林区。该区域内含有丰富矿产资源，其中已被探测到的资源就有煤、铁、硫磺、铜、锌、锰、铅、磷等[23]。 大巴山的交通十分通达，铁路交通西侧有：宝鸡‐成都线，东侧有焦作‐柳州线，襄樊‐重庆线横穿中部，北侧有安康‐阳平关线。公路交通南北有：汉中‐广元、汉中‐达县和十堰‐宜昌等三条干线，东西有汉中至襄樊干线。 大巴山对四川盆地宜人气候的形成具有重要作用，这与其特殊的地理位置和地质构造环境有关。大巴山是我国中亚热带气候和北亚热带气候的分界线，大部分地区属北亚热带气候。年平均气温在 14℃以下；大巴山南麓，奉节、巫山一带平均气温为 16~18℃；年平均降水量在 1000.00~1200.00mm。万源、巫溪一带是川陕鄂大巴山暴雨区的中心，年平均暴雨日 6~8 天[24]。 由于良好的地质环境，这里的风景秀丽，景观资源丰富，是绝佳的旅游胜地比如重庆大巴山自然保护区、神龙顶、摩天岭、亢谷风景区、九重山国家森林公园等都位于大巴山境内。

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2.3 区域地质概况

南大巴山地区位于扬子地块北缘，西靠米仓山、北邻秦岭造山带、南接四川盆地，处于盆山耦合的复杂带（图 2‐2），构造形态上表现为向西南凸出的弧形，主要由逆型冲推覆褶皱带构成；构造类型为褶皱、叠瓦状构造及断层组成的三角带。该带可划分为 3 个构造单元：城口断裂以北为北大巴推覆构造带；南大巴冲断褶皱带位于镇巴断裂和城口断裂之间；镇巴断裂以南、四川盆地以北为南大巴滑覆带[25‐28]。南大巴山褶冲带形成于燕山‐喜山期，在镇巴一带与近东西的米仓山穹窿呈构造交接关系[29]。 四川盆地构造分为六大区带即川东高陡褶皱带（Ⅱ-1）、川南低陡褶皱带（Ⅱ‐2）、川西南低缓褶皱带（Ⅱ‐3）、川中平缓褶皱带（Ⅱ‐4）、川北平缓褶皱带（Ⅱ‐5）、川西低缓褶皱带（Ⅱ‐6）。Ⅱ‐1、Ⅱ‐2、Ⅱ‐3、Ⅱ‐4 和Ⅱ‐6 区带的主要是以华蓥山断裂和龙门山断裂为分界；Ⅱ‐5 区带的划分主要是以四川盆地的边缘为界，由于其构造自东向西构造，因为受到大巴山‐米仓山‐龙门山北段一带的影响，其轴线从北西‐近东西‐北东向过渡，因此将其单独划为一区，具体情况如表 2‐1 所示。

 

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第 3 章 遥感图像处理.......10 

3.1 遥感数据源.....10 

3.2 遥感图像处理...........10 

3.2.1 辐射定标.........11 

3.2.2 大气校正.........11 

3.2.3 影像融合与镶嵌...........12 

3.2.4 影像波段选择.....13 

第 4 章 遥感构造解译及分析.........15 

4.1 遥感构造解译...........15 

4.1.1 遥感构造解译原则.........15 

4.1.2 建立遥感构造解译标志 .....16 

4.2 构造解译结果及分析.....19 

4.2.1 线性构造.........20 

4.2.2 环形构造.........21 

第 5 章 烃类微渗漏提取方法与结果分析.......22 

5.1 烃类微渗漏理论与分析...........22 

5.1.1 油气微渗漏理论...........22 

5.1.2 烃类微渗漏晕.....22 

5.2 烃类微渗漏提取研究.....23

5.3 烃类微渗漏提取结果.....28

5.4 烃类微渗漏信息分析结果.........38

 

第6章 烃类微渗漏综合分析及远景区预测

 

6.1 油气遥感预测方法

油气遥感预测方法主要包括遥感间接找油技术——遥感构造信息的提取和遥感直接找油技术——烃类微渗漏提取技术。本次研究综合运用两种技术对油气远景区进行预测，并对提取的烃类微渗漏进行综合叠加分析，综合多个方面对远景区进行预测和确认。环形构造在遥感影像上常常通过色调、影纹、纹理构成、水系异常分布等反映出来，其中色调的异常与不同的地质、地理背景有关。根据前人的研究成果可知，环形影像是地表、地壳或更深部的块状地质结构的反映，它的形成与地壳运动有很大的关系，因此通过判定环形影像对于油气的形成具有重要的意义。 线性构造所构成的线性体带，具有明显的油气地质意义，这表现为它们常与主干断裂系统、二级构造带及复式油气聚集带的展布一致，且线性体交汇区常与一些重要的构造部位对于且与油气聚集相关[47]。线性构造的有利组合有“米”字型，“X”型遥感影像异常；由线性构造与环形影像密集伴生，共同组成一个类似“器”字型图案[51]，这样的组合也是油气聚集的有利构造部位。

………

 

结论

 

随着遥感技术的发展，其在油气勘探开发相关领域的发展已取得明显的进展和成果。本文以遥感技术作为主要手段，结合前人成果，已有的地质资料和油气背景，针对南大巴山地区进行油气远景区的预测。本文还存在许多的不足，希望能在以后进行更深入的研究。此次研究取得的主要成果有： 

（1）以研究区 ETM 影像为基础，进行预处理包括辐射定标、大气校正、融合、镶嵌等，作为构造解译底图及烃类微渗漏信息提取的依据。结合已知的地质图，建立构造解译标志，对研究区进行环形、线性构造解译。环形构造基本上位于南大巴山褶皱带上，其构造方位与断裂走向基本一致。 

（2）通过对研究区遥感影像波段进行比对分析，确定遥感底图的波段组合。根据波段比对，针对不同的干扰物选取不同的波段，去干扰为之后的异常提取做准备。提取二价铁离子异常、碳酸盐岩异常和粘土矿物异常，并结合实际情况对其进行阈值的分割，将每种异常分为三个等级，便于以后的蚀变信息分析。

 （3）通过对已知的四个油气显示点构造信息与烃类微渗漏信息的比对研究，可知油气显示点处构造信息复杂，呈一定的特征形状如线性构造的“X”型，环形构造的“器”字型等，且烃类微渗漏高值异常的比重比一般区域的较大。为了更好的研究区域烃渗漏特点，对区域内烃渗漏进行综合分析，得到各种综合蚀变的分布情况，经分析后可初步确定远景区。 

（4）利用 GIS 技术，对区域内线性构造交点与环形构造交点的密度，环形构造频度，烃类微渗漏综合信息进行插值生成等密度图，最后进行叠加分析，得到远景区预测最重要的依据——综合异常密度图。

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参考文献（略）

 

 

第 1 章 绪 论

 

1.1 研究背景及意义

随着科学技术的不断发展，计算机等高新技术得到了广泛应用，数字摄影测量技术也在逐渐发展从而趋于成熟，与之相关的软件平台以及数字立体摄影测量工作站也在不断普及。但长期以来，摄影测量以航空摄影—摄影数据处理—地面测量（空中三角测量）—立体化测量—数字制图（DLG、DTM、GIS 及其他）的基本模式其实质上没有大的变化[1]。这种周期太长的摄影测量技术生产 DLG模式，已经不适合当前信息社会快速发展的需要，甚至无法达到目前“数字地球”对测绘这行业的要求。因此，相对可靠且高效的机载激光雷达测量技术才得以广泛运用[1]。目前随着激光雷达技术的发展，其应用也越来越广泛，并且现在研究激光雷达技术制作线划图的文献也有不少，但是发现大多数仍然过于笼统，制作步骤不够详细。因此为了满足相关测量单位的需求，研究并总结出一套详细且高效的 DLG 生产流程至关重要。数字线划图（DLG，Digital Line Graphic）基本与现有线划图一致，是一个包含了各地图要素以及各要素间的空间关系和相关属性信息的矢量数据集，是国家各项基础工程建设所必须的资料。在数字线划图中确定目标地物的具体位置以及其与周边地物的相互关系是非常快速且准确地。目前有两种最常用的生产DLG 的方法：一个是数字化测图。控制网的建立—外业数据测量—根据外业采集的数据绘制 DLG；另一个是航测制图。首先对航测采集的数据进行处理，然后进行空中三角测量与立体化测量，最后通过室内编辑结合外业调绘成果生成DLG 产品[2]。机载激光雷达测量技术集成了激光、计算机、姿态测定以及 GPS 动态差分定位等技术[3]。在目前的工程应用方面具有很大的研究意义，并且在生产实践中，很多甲方单位要求制作数字线划图，而大多数生产单位对利用机载激光雷达技术制作数字线划图缺乏相关经验，也欠缺熟悉该生产流程的技术员工。因此，有必要整理出一套有效且详细的利用 LIDAR 数据制作 DLG 的生产流程规范。

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1.2 LIDAR 技术发展历程及研究现状

激光雷达测高技术早在 20 世纪 70 年代就被应用到登月计划中。激光雷达测量技术随后得到了迅速发展，出现了很多机载系统如：大气海洋机载激光系统（AOL）与机载地形测量设备（ATM）等[3]。第一套全固态 LIDAR 系统于 1986年在斯坦福大学研制成功。1988 年，有关研究者开始对机载 LIDAR 断面测量系统进行研究；与此同时，激光雷达技术获取地信信息的研究也开始进行；第一套机载激光扫描系统在加拿大卡尔加里大学研究成功，对于推动 LIDAR 的发展有极其重要的意义。1999 年，东京大学实现了地面固定激光扫描系统试验[4]。由于相关技术的不断成熟，机载激光雷达技术在随后的几年里得到了迅速的发展，许多发达国家都开始拥有属于自己的机载 LIDAR 系统，与此同时一些商用的硬件设备也取得了丰硕的成果。并且随着这些硬件的成熟，机载 LIDAR 系统的扫描精度可达到厘米级。但从各自技术参数方面来看，每个系统都存在着各自的优劣性。机载激光雷达技术在国内的发展相对较晚。但也取得了一定的成绩。国内第一台 LIDAR 扫描测距—成像系统的原理样机的研制于 1996 年研制成功[5]。第一套没有定位定向功能的地面 LIDAR 系统也随继出现[6]。在 1991 年到 1995 年期间，国内完成了第一套应用与海洋测量的机载激光探测系统[7]。并且从 2004 年开始，国内的有些单位也相继开始在国外采购一些商用机载 LIDAR 系统来应用到生产。

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第 2 章 机载激光雷达技术介绍

 

2.1 机载激光 LIDAR 系统的组成

机载激光雷达测量系统集成了计算机技术、激光技术、惯性导航技术以及GPS 动态差分定位技术[25]。其主要组成部分包括：（1）动态差分 GPS 接收机，利用差分解算确定激光发射点的瞬时位置；（2）用于测确定扫描装置的主光轴参数的惯性导航系统或多天线陈列 GPS 系统；（3）激光测距仪，用于确定激光信号所经过的距离；（4）用于拍摄地面影像数据，为之后的内业数据处理提供参考的成像装置，通常采用 CCD 相机[3]。只要当这些组成部分在时间上保持精确的同步时，才能使整个机载激光雷达测量系统正常工作。全球导航卫星定位系统（GNSS）为广大用户解决了在地球表面的导航和定位问题。与传统的通过静态定位的方式来测定定位三维坐标的方法相比，动态差分定位在精度、效率、成本等方面都显示出了非常大的优势[26]。在 GPS 定位时，一般都会受到对流层、电离层的误差影响，以及多路径效应的存在，未经改正的定位精度不会很高。但是对这些因素进行一定的改正后其定位精度能够达到10cm 的水平[27]。但是直接将差分 GNSS 定位技术运用到机载激光雷达技术中也有不足之处，如需要布设基站所造成的成本相对较高，定位距离受限制等。然而随着 GNSS精密单点定位技术的出现改变了以往的这种现状，精密单点定位不一样之处在于它将普通单点定位技术和差分定位技术的优点相结合，并克服了两者的缺点，它的出现是 GPS 定位技术继 RTK 定位技术后的又一次技术革命。考虑到机载激光雷达测量区域的跨度一般都非常大，因此精密单点定位技术的特点就特别适合其作业。

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2.2 机载激光 LIDAR 对地定位测量原理

机载激光雷达测量对地定位原理如下图 2-1 所示，假定一个激光束在空间中有一向量为 S，其模大小为|S|，三个方向角为（а、ω、），该向量 S 的起点为 O，其坐标为（X、Y、Z），另一端点 P 的坐标（X1、Y1、Z1）。其中 O 点为机载激光雷达系统中遥感器光学系统的投影中心，它的坐标可以通过 GPS 动态差分技术或者精密单点定位技术来测定；飞机上所安装的的高精度姿态测量装置主要是用于测定向量 S 的三个方向角（а、ω、）；机载激光测距仪可以直接测定向量 S的模|S|。最后通过这些数据的解算得到 P 点的坐标值，从而实现了对地的定位。另外，我们还必须考虑在实际测量过程中出现的一些测量系统的安置偏差参数，比如： GPS 天线的相位中心与激光测距仪的光学中心之间存在的偏差；激光扫描器的倾斜角、仰俯角和航偏角偏差等。为避免这些参数的影响，首先测定这些参数的大小，然后经过一定的检校方法加以测定并改正。

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第 3 章 点云及影像数据处理 .........12 

3.1 软件模块的介绍....12

3.2 系统安置误差校正及坐标转换....13

3.3 激光点云数据的滤波分类....13

3.4 提取制作 DLG 的原始数据 ..........18

3.4.1 获取 DEM 数据...........18

3.4.2 提取关键高程点..........19

3.4.2 生成等高线..........20

3.5 影像数据制作 DOM .....21

第 4 章 粗差探测算法研究 .......24 

4.1 粗差探测理论........24

4.2 基于规则数据的粗差探测算法....27

4.3 基于不规则数据的粗差探测算法........29

第 5 章 粗差探测实验及点线质量检查...........32 

5.1 基于不规则数据的粗差探测实验效果........32

5.2 高程点与等高线的检查........36

 

第 6 章 DLG 制作及精度评定

 

6.1 DLG 制作及关键问题分析

原始点云数据、INS 数据、GPS 数据以及影像数据是机载激光雷达系统直接采集的原始数据。原始数据需进行数据预处理，内容包括对数据点中的系统误差进行检校、坐标转换以及影像外方位元素的解算等过程。一般通过预处理后的所有激光点云数据都会存储在一个数据层里。经过滤波分类处理后，我们将不同属性的点云都分配到各自的数据层中，这通过这些点云来制作 DEM 和 DLG 等数字产品。通过对滤波分类后的地面点进行粗差探测，剔除遗留的非地面点，以获得所需的地面模型关键点，最后通过内插的方式生成高精度且规则的 DEM。以已经通过精确分类的地面点数据位基础，再利用数字微分纠正技术逐个像素进行纠正的，并通过镶嵌及匀色等处理最终得到 DOM 数据包含了两种文件格式：正射影像 DOM（.tif 格式）以及影像信息文件（.tfw 格式）。在制图软件中设制一定的绘图比例尺，并导入已通过粗差剔除的地激光点云以及所制作的 DOM 正射影像，再根据不同的地物分图层进行矢量化。对于相对于地面高差不明显的地物参照正射影像直接绘制。机载激光雷达数据所制作的DOM产品精度非常高，即使存在着拍摄角度和航摄高度的影响，但对于道路、地类界这些直接贴近地表面的要素，其影像是非常小的，因此我们可以以正射影像为基础直接进行矢量化。

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结 论

 

论文对目前机载激光雷达的技术特点和其应用前景进行了简要分析。以目前相关生产单位现有的制作 DLG 的生产模式为基础，通过找到其中可以提高效率的环节加以总结和改进，使生产模式得到更加完善。效率的提高主要体现在对等高线的处理以及对分类后地面点中的粗差探测上。另外还对制作 DLG 过程中出现的一些关键性问题进行了研究和分析。通过此次论文的研究和实验，总结了以下几点：

（1）利用机载激光雷达数据制作 1:2000 数字线划图是可行的。机载激光雷达技术在获取精确的三维坐标同时，还可以提供高分辨率的影像数据，并通过相应的内业数据处理可以得到精度较高的 DEM 和 DOM，进而基于 DEM 和 DOM来制作数字线划图。所获取的影像清晰度较高，制作 DLG 的工作效率较高，并减少了等高线与高程注记点的测绘工作，这些都是传统摄影测量无法比拟的。

（2）针对后期数据处理质量控制，我总结出在实际生产中保证线划图制作效率及精度的关键点是提高滤波后地面点的精度以及减少点与线之间的矛盾。在提高地面点精度方面，利用相关加以改进后的粗差探测算法，对所得地面模型进行粗差剔除并对剔除粗差前后的精度进行比较，保证所得到 DLG 的精度。

（3）点与线矛盾检查中，使用了相关程序对高程点和等高线进行相互关系判断，并快速定出有问题点，提高了人工处理等高线的效率。

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参考文献（略）

 

 

第一章 绪论

 

1.1 研究意义

山西省石灰岩分布特点为多且广，仅出露面枳约 11.337 万平方公里，共有 19 处岩溶大泉，是北方地区岩溶分布最广的省份，在这些岩溶区分布有丰富的地下水资源，并形成了众多以岩溶泉水为主要排泄方式的岩溶泉域。与此同时，山西省煤炭资源极其丰富，含煤面积 6.19 万 km2，约占全省面积的 40%，山西省煤田主采石炭二叠系煤层，含煤地层覆盖于寒武、奥陶系岩溶化地层之上，即煤田与岩溶泉域大都重叠，形成煤、水（岩溶水）共存体系。尤其在开采下组煤时，对下组煤煤层底板带压危险区采取降压疏水措施，岩溶水资源量逐年大幅度递减，现已严重影响到山西省居民生活用水。煤系地层下伏的奥陶系岩溶水已成为人类生产生活的主要供水水源，如何有效的保护岩溶水资源已成为重中之重的问题。岩溶地下水地下水不仅是山西省多数大中城市、煤矿、电厂等的生产、生活供水水源。从山西省的自然条件来看，岩溶地下水具有不可替代的重要地位。然而近代由于自然、人类活动等各种因素对岩溶地下水的影响，岩溶地下水的环境问题日趋严重，已成为制约山西省国民经济可持续发展的重要因素。山西岩溶泉水的主要特点是地下水储量丰富、埋藏深、补给途径广、径流条件好、含水层水压高等，泉水出流受控于断裂构造，在山西省，构成泉水排泄的这些断裂带都处于汾渭地堑两侧，既是张性断层又是活动断层，沿这些断裂带导水性都比较强，因此在下组煤煤层开采时，遇到有隐伏贯穿型导水构造、断裂带等导水构造地方时，受到开采扰动的影响，很容易发生煤层底板突水事故，不仅威胁安全生产，而且会严重破坏已很少的岩溶水资源。山西平遥二亩沟煤矿位于山西省晋中市平遥县，全区可采的 4 号、9 号、11 号煤层底板标高在井田中、西部均低于奥灰岩溶水水头，处于带压状态之下，开采煤层时将受到承压岩溶水不同程度的威胁。根据二亩沟煤矿井田内钻孔资料，经分析计算，11 号煤层在井田中东部区突水系数大于临界突水系数 0.06MPa/m，从采矿安全角度考虑，应该采取预先疏排水降压的措施，此必将会对研究区的岩溶水造成一定影响。本文运用 VisualModflow 软件定量的模拟预测了二亩沟井田开采 11 号煤层带压危险区时对研究区岩溶水造成的影响，并对洪山泉域岩溶地下水系统的进行了动态研究分析，为洪山泉域岩溶水资源保护与管理提供了相应的理论依据。

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1.2 国内外研究现状

我国北方分布有大片碳酸盐岩地层，岩溶裂隙地下水丰富，其中山西省的娘子关泉、辛安泉等不仅是我国北方最大的岩溶泉。近 30 年来，由于北方城市的快速发展，工业及能源基地的大规模建设，过量开采岩溶地下水和大规模的煤炭开采疏排岩溶水，已对岩溶水文地质环境造成了较大的破坏影响。在保护治理方面，我国北方各地都均开展了保护岩溶水资源的工作，山东济南和山西省保护岩溶水资源方面的勘探和研究比较多。山东科技大学的颜文珠进行的济南市岩溶地下水数值模拟研究是在“恢复泉水、保护泉水”的大背景下提出的，其通过运用地下水数值模拟软件 GMS 模拟研究了在“开源节流、引黄补给”等济南市保泉供水规划方案下，数值模拟济南市岩溶地下水的时空分布及演变规律，并提出合理的保泉供水方案[6]；合肥工业大学的吴义锋对济南泉群研究区域的岩溶地下水数值模拟研究是运用三维等参有限元技术和VisualFortran编程进行计算求解,为济南市科学管理利用岩溶地下水资源提供理论保证[7]；山东大学的于峰运用有限差分和有限体积法，采用二维非稳定流数学模型对该地下水系统进行了数值模拟，对济南泉域裂隙岩溶地下水动态变化进行了评价，为泉域地下水资源评价与管理提供了一种有效的分析手段[8]。

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第二章 项目概况与地质概况

 

2.1 地理位置与交通

山西平遥二亩沟煤业有限公司矿井位于平遥县城南 23km 处的段村镇文祠神东部一带。行政区划隶属平遥县段村镇管辖，地理坐标为：东经 112°10′51″～112°13′30″，北纬 37°00′41″～37°03′05″。本区交通较为方便，工业场地距平遥～屯留公路仅 1km，距太原至茅津渡干线公路20km，距南同蒲铁路平遥发煤站仅 23km，交通较为便利。（井田交通位置见图 2-1）。

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2.2 项目概况

山西平遥二亩沟煤业有限公司由原山西平遥二亩沟煤业有限公司和原山西平遥神南煤业有限公司重组整合而成。整合后井田面积为 7.1299km2，东西长 3900m，南北宽4500m，开采深度由 1250.03m 至 800.02m。主采 4 号、9 号、11 号煤层，矿井设计生产能力为 120 万 t/a，矿井服务年限 9.9a。根据煤层赋存情况、块段厚度以及井田开拓，全井田 4 号、9 号、11 号煤层均为全井田较稳定大部可采煤层，共划分为 9 个采区：4 号煤层划分为 3 个采区，为一采区、二采区、三采区；9 号煤层划分为 3 个采区，为一采区、二采区、三采区；11 号煤层划分为 3 个采区，为一采区、二采区、三采区。该矿达产时共设置 2 个综采队，即综采一对和综采二队。其中综采一队开采顺序为：4 号煤层一采区（2.9a）→4 号煤层二采区（1.0a）→4号煤层三采区（1.4a）→9 号煤层三采区（1.0a）→11 号煤层三采区（1.7a）→11 号煤层二采区（1.9a）；综采二队开采顺序为：9 号煤层一采区（3.3a）→11 号煤层一采区（4.7a）→9 号煤层二采区（1.9a）。

………

 

第三章 研究区地质及水文地质条件 ....... 19

3.1 洪山泉域概况 .... 19

3.2 研究区地质条件 ........... 20

3.3 研究区水文地质条件 ........22

3.4 岩溶水系统 .......25

3.5 本项目与洪山泉域关系 ......29

3.6 井田范围内奥陶系岩溶水带压现状分析 ..........29

第四章 煤层开采对岩溶水流场的数值模拟计算 ......35

4.1 Visual Modflow 软件简介及其数值计算原理 ....35

4.2 水文地质概念模型的建立 ....40

4.3 数学模型的建立 ............44

4.4 模型空间与时间离散 ........45

4.5 模型资料整理及参数确定 ....47

4.6 初始流场确定 .... 52

4.7 模型识别验证 .... 54

4.8 模型预报与预测 ........... 56

第五章 结论与建议 ........... 61

5.1 结论 ............ 61

5.2 建议 ............ 62

 

第四章 煤层开采对岩溶水流场的数值模拟计算

 

数值法是指在对于一个描述实际地下水系统的数学模型进行其求解过程中，找它的完整解析解很难，求得模型中的有限个离散点和离散时间段上的数值近似解（即数值解）的方法。利用计算机的数值法来求数学模型的数值解，以达到模拟实际地下水系统的目标，即为数值模拟。解地下水问题的数值方法有多种，但一般通用的有两种：有限差分法（FDM）和有限元法（FEM）。FEM 是建立在直接求解函数的近似解上的，而 FDM 是建立在导数用差商来近似表示的基础上的。除此之外，数值方法常用的还有特征法（MOC）、积分有限差分法（IFDM）、边界元法（BEM）等。本次利用的 Visual Modflow软件中的 Modflow 模块基本数值求解原理有限差分法，有限差分法 20 世纪 60 年代中期才应用于解地下水流问题，其主要实践优点有①对于均质各向同性含水层的一、二维稳定流问题的数学表达式和计算执行过程都比较直观易懂；②有高效的算法计算机内存占用小，计算速度快；③解地下水流问题的精度一般都非常好。目前，我国对下组煤煤层底板带压突水问题的研究已有了一些理论成果。煤层底板带压突水问题较复杂，属综合性学科交叉研究的实际工程问题。然而实践经验告诉我们，由于水文地质条件的复杂性和煤层开采技术的多样性，客观上我们很难将已有的研究理论成果进行直接移植和广泛运用。为了深入的研究二亩沟煤矿 11#煤层底板带压情况，奥灰水对矿井的安全威胁的程度以及奥灰水疏放效果，根据二亩沟煤矿的工程地质、水文地质条件，采用 Visual Modflow 软件，分析研究区内奥陶系岩溶水的流场分布，以及在一定疏排水量和排水时间情况下的水位降深情况。

……….

 

结论

 

本文以二亩沟煤矿开采对洪山泉域奥陶系岩溶地下水的影响为研究对象，通过在项目区域的水文地质调查和收集相关资料，详细了解了研究区水文地质情况，并概化出研究区的水文地质模型，建立了研究区地下水渗流数学模型和地下水数值模型，根据二亩沟煤矿井田带压情况，确定开采井田中东部的突水系数在 0.06—0.07MPa/m 的地带需要布设降压井使之降低到 0.06MPa/m，通过地下水动力学研究计算得降压井的疏排水量。最终，通过以上数值模型分别模拟预测二亩沟煤矿疏水100d和150d后影响距离和范围，得到以下结论：

1．二亩沟煤矿位于洪山泉域东北部岩溶水径流区，但不属于主径流带，井田面积7.1299km2，其中有 0.3888km2井田位于泉域重点保护区范围内。

2．通过突水系数计算，11 号煤层在井田中东部突水系数介于 0.06—0.07MPa/m 之间，面积约 0.258km2，开采期限为 50d，本次数值计算的重点是研究采取预先疏水降压措施开采井田中东部突水系数介于 0.06—0.07MPa/m 的 11 号煤层地段时，对该区域岩溶地下水的影响。

3．据水文地质调查及钻孔资料显示，井田范围内奥陶系岩溶含水层埋深约 430—900m，奥灰水水位标高 918～922m，地下水流向整体为由东北向西南。在研究区内，目标含水层的埋深条件变化更大，因此根据收集到的抽水试验资料及目标含水层在模拟区的埋深变化情况，将研究区划分为4个不同参数区，即Ⅰ区：K= 7.23 m/d，μ*=0.000238；Ⅱ区：K=5.58 m/d，μ*=0.000214；Ⅲ区：K= 5.07 m/d，μ*=0.000198；Ⅳ区：K= 4.93 m/d，μ*=0.000175。

4．合理概化此次研究区的目标含水层—奥陶系岩溶裂隙含水岩组的水文地质特征，建立对应的水文地质概念模型和 Modflow 三维地下水渗流数值模型。预测了在井田中东部突水系数 0.06—0.07MPa/m 地带布设 1 口降压井时，首先预排水 100d 后，形成以降压井为中心的降水漏斗，漏斗中心的水位降深约为 32m，影响面积约为5.34km2；150d 后漏斗中心的水位降深约为 54m，影响面积约为 13.29km2。

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参考文献（略）

 

 

第 1 章 引 言

 

1.1 研究背景与意义

四川省政府依据《四川省“十二五”基础测绘发展规划》的要求,委托四川省测绘地理信息局更新全省已有的 1:1 万地形图数据，从而实现四川省全省 1:1万地形图覆盖率从 40%提升到 65%及以上的目标要求。在成渝与攀西两经济区、若尔盖湿地、川西等交通基础设施建设及维稳重点地区新测1:1万地理信息数据。由于长期受到天气等因素对航空影像获取的制约，使得四川省获取航空影像工作变得十分困难。SAR 拥有全天侯、多角度、多波段且穿透能力强等工作特点，有力的弥补了传统摄影测量技术在四川测图中的不足[5]。鉴于 SAR 在西部测图中的成功应用以及 SAR 在测图中的众多优点，本次试生产测图采用基于SAR 的 1:1 万 DOM 成图。对本次课题的研究，能为我省已有 1:1 万地形图数据更新服务。为政府对川西经济欠发达地区、偏远少数民族地区防灾减灾、突发事件应急处置工作的提出科学决策，有力地保障若尔盖湿地生态建设、环境保护。该项技术有望解决我省光学影像获取极度困难地区的 1:1 万 DOM 生产、更新与地理国情监测问题。由于国内的测图规范和国外有很大差异，所以国外的 SAR 测图方法与经验很难直接用于国内的 SAR 地形测图；在国内，较为规范的 SAR 地形测图技术流程还未完全成熟。要利用 SAR 数据制作满足规范要求的 DEM、DOM、DLG 等基础地理信息数据产品，必须结合已有的 SAR 地形测图技术，参照国内的地形测图规范要求，设计 SAR 测图生产工艺流程。本课题以若尔盖县为研究区域，进行测图试生产设计，探索利用机载 SAR 影像生产 1:1 万 DOM 的技术指标、工艺流程、技术方法、成果精度评价等，初步形成技术标准体系与成图体系，为后期批量生产的开展奠定基础。

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1.2 合成孔径雷达的概况

相对于传统光学遥感测图技术，合成径雷达技术的优势是在地形复杂和多云雾天气等因素影响条件下仍能实现高精度遥感测图。1952 年，著名学者 Wiley在其“多普勒波束锐化”系统中首次提出了合成孔径雷达。随后，美国密执安大学公布了此项研究成果，合成孔径雷达具有装置简易，只需要一根较小天线通过发射微波信号的方式就能得到高精度的图像的优点，使其在全世界内得到了迅速发展。从而让高精度的航天雷达成为可能。1953 年，美国军方召开了关于合成孔径雷达研讨会议，会议中提出了发展距离-多普勒原理的雷达计划，并在此次会议中详细阐述了距离-多普勒分析技术。在此次雷达计划中包含了研制可处理宽带信号，且在每个距离单元都可多普勒频率分析的数据处理机的项目。1957 年 8 月，密执安大学雷达实验室的研究人员开展了应用光学处理 SAR信号的实验。实验中，研究人员在载机上安置记录光学胶片的设备，该记录设备能够对飞机相对于地面的变化速度进行校正，并且能够校正多普勒中心的漂移参数，实现了运用应用光学机手段对合成孔径雷达 X 波段数据的处理。世界上首张聚焦合成孔径的图像由此产生，通过此次实验，得到了 SAR 信号处理机的标准模式。随后此实验室与德洲仪器公司合作研制出了 AN/JPD-1 系统。从此世界广泛认可和应用了合成孔径原理以及合成孔径成像原理。1978 年 6 月美国海洋星（Seasat）的成功发射标志着星载 SAR 空间微波遥感迈出了重要的一步。之后通过对改进和研制航天飞机平台而产生的 SAR-A、SAR-C/X-SAR 等空间 SAR 进行飞行试验，该试验的成功为 SAR 发展的多极化、多频段、多模式奠定了基础。

……..

 

第 2 章 研究区与资料分析

 

2.1 研究区概况

若尔盖在 1953 年建置为县，地处青藏高原东北边缘，位于四川省西北部和阿坝州北部。地理坐标介于东经 102°08′～103°39′、北纬 32°56′～34°19′之间。分别与四川省阿坝、红原、松潘、九寨沟 4 县和玛曲、碌曲、卓尼、迭部 4 县接壤。东与四川省九寨沟县，东南与松潘县相连，南与红原县，西南与阿坝县交界；西临黄河，同玛曲县隔河相望；西北与碌曲县，北与卓尼县，东北与迭部县为邻，是四川省通往西北省区的“北大门”。 县城达扎寺镇距马尔康 330 公里，距成都约 498 公里。东西与南北最大距离约 150 公里，幅员面积达到 1.06 万平方公里，县东部戈藏佳则是境内第一高峰，海拔 4.6 千米，南部哈青山海拔 3. 9 千米，北部的罗干措山高 4.2 千米，西部较低，地势呈马蹄形缺口。该区域气候寒冷，年平均气温 1.1℃，年降水量 0.6 米，年均相对湿度 69％，年均日照 2390 小时，年均蒸发量 1.2 毫米，总人口 7.58 万人，属典型的丘状高原，素有“川西北高原的绿洲”之称。每年 9 月下旬土地开始冻结，5 月中旬完全解冻，冻土最深达72 厘米。若尔盖县境内地形比较复杂，平均海拔 3.5 千米,黄河与长江流域的分水岭将全县划分成两个截然不同的地理单元。南部、西北部从日尔郎山大断层以南、班佑哈青山以西，为典型丘状高原，占全县总面积 69%，境内峰峦叠嶂，山高谷深，地势陡峭，海拔 2.4 千米至 4.2 千米，主要有三条比较的大的河流，分别为白龙江、包座河和巴西河；地势由南向北倾斜，四周山岭低矮，河曲发达，丘陵起伏，丘谷相间，谷地开阔，相对高度小于 100 米，平坦沃野。该局部地区主要河流有嘎曲、墨曲和热曲，从南往北汇入黄河。

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2.2 研究区已有资料

使用的四川省卫星定位连续运行基准站系统，可为全省提供高精度静态和动态相结合的定位服务系统。测区内有若尔盖 GNSS 站可用于控制测量及平差解算。四川省地区似大地水准面成果由国家测绘局西安大地数据处理中心计算完成的四川全省似大地水准面成果，满足本项目高程控制计算的需要，于 2009 年 10 月提供使用。试生产区 1:5 万标准分幅的 DEM 数据，格式为 GRID；高程基准为 1985 国家高程基准；投影为 6°分带高斯—克吕格投影；2000 国家大地坐标系，坐标单位为米；现势性为 2011-2012 年。该 DEM 数据主要用于调绘影像的正射纠正。试生产区 1:5 万标准分幅非压缩的 DOM 数据，格式为 TIFF；高程基准为1985 国家高程基准；投影为 6°分带高斯—克吕格投影；2000 国家大地坐标系，坐标单位为米；现势性为 2009-2010 年。

………

 

第 3 章 SAR 技术简介......11

3.1 SAR 成像原理......11

3.2 SAR 的特点........12

3.3 SAR 影像获取及预处理.....13

第 4 章 成图流程 .........21

4.1 像控点布设及量测 ........21

4.1.1 像控点布设要求.....21

4.1.2 像控点测量的内容与要求....21

4.2 调绘影像图 .......25

4.3 DOM 数字产品生产.........29

第 5 章 成果数据研究及精度分析 .........37

5.1 空中三角测量精度分析 ....37 

5.2 数字产品精度测试和分析 .........39

5.3 数字成果展示 .....45

 

第 5 章 成果数据研究及精度分析

 

5.1 空中三角测量精度分析

从自然地理环境上看，若尔盖县研究区属于测绘困难地区。像片控制点的数量及其分布是影响区域网加密精度的一个非常重要的因素。本次试验实测了23个野外测量检查点，以不同数量、不同位置分布的控制点布设方式探讨区域网平差精度，研究机载SAR影像测图在满足1:1万DOM生产精度前提下的稀少控制布点最佳布点方案。将野外测量的检查点加入到控制点文件中进行平差解算(检查点不参与平差算, 只作为精度评定参照)，得到检查点的内业计算X、Y、Z坐标值，并与实测的X、Y、Z理论坐标值进行比较，计算出DX、DY、DZ，计算出其平面和高程中误差。最后，将不同布点方案区域网平差的误差与1:1万空三加密精度规范规范要求的误差进行汇总比较。全部定向、方位向抽稀定向及四角加中间定向三种布点方式精度符合表5-1 平地地形类别要求，其中四角加中间定向的定向方式使用的控制点最少。距离向抽稀定向及四角定向布点方式精度符合表 5-1 丘陵地形类别要求，其中四角定向方式使用的控制点最少。

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结 论

 

由于四川省地形、天气等因素的干扰，使得四川省获取航空影像工作变得十分困难。鉴于合成孔径雷达 SAR 系统既有多波段、多极化、多视角、多传感器和串接飞行服务方式，又具有穿透力强、分辨率高、高灵敏度、能够全天时、全天候工作等多种优点能弥补传统航空摄影在四川省获取影像的缺陷，以及 SAR遥感测图技术在西部测图中的成功应用。本文以若尔盖县为研究区域，研究了基于机载 SAR 影像生产 1:1 万数字正射影像成图工程，本次试生产测图所得主要成果归结如下：

（1）论文采用不同数量、不同位置分布的像控点布设方案进行区域网平差试验，通过分析各布设方案下的区域网平差精度，探讨了机载 SAR 影像的 1:1万测图的稀少控制布点最佳方案，从而减少外业工作量。

（2）详细描述了 DEM、DOM 数字产品的成图流程，通过对其成果数据进行精度评价，得出数字成果满足 1:1 万比例尺相应地形类别精度要求，证实该项研究在技术在是可行的。

（3）论文从整体上对基于 SAR 的测图工程进行了方案设计，所设计方案考虑了研究区的自然地理以及现有资料情况，测图区的野外测量困难，工程量及成图精度要求等。

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参考文献（略）

 

 

第 1 章 绪论

 

1.1 研究背景及意义

城市是一部结构复杂、部件繁多、性能精密的庞大机器， 又是一个血肉相连、密不可分、互相依存、互相制约、不断变化的有机整体。城市运行管理为现代城市运转提供动力、为城市持续发展提供保障、为建设和谐社会提供支撑。城市运行管理贯穿于城市发展的全过程，是城市发展的永恒主题。为了保证城市正常、稳定、协调的运转， 城市监督管理部门就应该对城市生活各个系统运行状况进行监测并准确地掌握运行状态数据，一旦发现问题能够得到及时的反馈， 快速地定位并对发生的事件进行快速且智能化的处理。这就要求我区要进一步加强和完善全面感知、快速传达、积极响应的“全响应”社会服务管理模式，全面提升社会服务管理能力和水平。特别，随着城市化进程的逐步加快，城市规模与内涵的不断扩大，城市管理问题日益突出，对于城市管理“全响应”的要求越来越高城市的和谐稳定直接维系着城市是否协调、全面、可持续的发展。如今现代城市的管理要以科学技术作为支撑，才能解决城市管理复杂性的问题，才能对城市的整体运行状态和各项指标有总体的态势把握，从而对城市进行总体态势上的分析，为城市的综合管理和决策提供依据，进而城市依据对各类数据的收集、分类、识别、分析等，最终为城市确定一个指标指数来反映当前城市的运行健康状态。鉴于北京市成功举办了奥运会的先例，探索性的建立城市运行监测系统，其不但最大限度的保障了奥运会的顺利进行，也为北京及其他城市对城市的运行管理提供了新的指示和方向。因为，本文本着以城市各类信息和数据为依托，在大量城市数据中梳理能够反映城市整体运行状态的指标，以此来衡量城市的运行状态，同时也为建立城市运行与发展的新的体制机制和新的模式提供理论及实践支撑。

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1.2 国内外研究现状

在城市建立之初，城市中得矛盾主要来自于如何对一个城市进行长远的规划，此时城市的问题就是城市的规模建设和城市可持续发展的需要的矛盾。城市发展过程中，城市的规模和人口的数量无疑成为了衡量一个城市发展的重要标志之一。但随着城市的逐步发展，城市的各种问题也日益维持着人们的生活健康和城市的良好形象，例如环境污染、交通拥堵、垃圾处理等一系列问题越来越引起人们的关注。各种城市病也成为决策者首要解决的问题之一。一个城市稳健的运行无疑是衡量一个城市是否能够长远可持续发展的重要指标，同时也是城市稳定发展的基石。因此，科学的解决城市问题，成为一个新的研究课题和方向，做好了城市管理的工作，为城市的运行和转型提供科学依据和理论上的支撑。西方国家经过工业革命和长期的城市发展后，对城市管理和维护有着丰富的经验，城市运行和管理成为西方国家面临城市问题的重要课题。但面临着城市问题的复杂性和艰难性，必须采用科学的手段，有效的方法来对城市问题进行分析、管理和解决。因此本文通过 GIS 技术等方法提出一套新的研究方法，为当前的城市问题提供了一种新的研究方法和理论，即对城市的各类数据进行收集和整理，存入到数据库中，在各类数据中分别对数据按照一定的指标进行聚类、分离、抽吸、计算等，通过一些列的处理方法最终得出城市的运行的指标指数，依此指标来综合反映当前城市的运行状态和稳健程度。目前来讲从国内外文献到现成的应用，城市运行指数问题到目前很少有人研究，即使研究也仅仅是针对单一问题。2012 年我国深圳市交通部门做了一项与城市管理运行指数相关研究：道路交通运行指数，利用五个不同等级来描述某个特定片区或路段的交通运行情况。市民通过访问当地交通指数网站，能够方便的查询和了解到全市热点片区及道路关口等不同范围的交通指数。

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第 2 章 城市管理案件数据的信息挖掘

 

2.1 案件数据简介及总体数量分析

本课题所使用的实验数据是西城区城管监督员巡查时上报的案件（带有相应的属性信息和位置信息），具体是 2008 全年、2009 全年和 2011 三年的案件数据。这里只有 2008 年的数据带有属性信息和坐标信息，其他两年的数据只有相应的属性信息。具体属性信息包括案件号、案件类型（大类、小类）、案件发生的街道名称、ID 号、所属社区、案件发生的具体地址、案件上报时间、处理时间、结束时间等（如表 2-1 所示）。就近三年上报案件的数据变化趋势来看，近三年的上报案件数据量呈现逐年上涨的趋势。这说明在 2008 年奥运会之后，政府对城市的管理力度明显下降，使得城市案件上报数据量上升。

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2.2 案件的发生时间规律统计分析

本文所涉及的数据就是 2008、2009 和 2011 这三年整个西城区上报的城市案件数据，2008 年的数据有一定的特殊性暂不作为分析对象，下面就不同时间（以年为基本单位做统计分析）上报案件的情况做具体的分析。在部件类案件的总体数量来看，四个季度各个街道上报部件数量成下降趋势，由此说明监督员及时的将案件上报到服务系统，并由服务系统按照案件的权属关系下发到相应的管理部门，管理部门及时的对案件行进处理，处理后把结果反馈给服务系统，依次反复形成了良性的循环系统，从而降低了案件的上报数量；通过与其它其他街道相比较，什刹海街道（红色区域）上报的部件案件数量最多。什刹海是繁荣的商业酒吧一条街，这里商铺多、人多，相应的公共设施也比较密集，这就使得上报的案件数量较其他的街道多，同时也说明了人口密集地带是城市管理的薄弱环节，需要重点的加强管理；通过对案件的第三级指标分析可知，占总数比例最大的是交通类部件案件。交通部件是服务于城市交通而存在的，交通类案件较多说明城市交通存在安全隐患，这就要求有关部门需要及时的采取措施，保证城市交通安全顺畅的运转。各个街道上报的同等级指标类案件数额差值较大，最大值与最小值相差八倍多。

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第 3 章 城市运行重心指数模型的研究.........21

3.1 指数模型设计......21

3.2 案件权重模型确定.........24

3.3 基于指数计算模型的系统开发......48

3.3.1 系统概述.....48

3.3.2 数据库设计..........49

3.3.3 系统主要功能设计与实现.....50

3.4 本章小结..........54

第 4 章 对城市运行状况的预警分析.......55

4.1 对指数结果的分等定级.....55

4.2 城市运行指数的分析.......6

4.3 预警程度的确定....71

4.4 本章小结..........73

第 5 章 总结与展望........74

5.1 论文总结..........74

5.2 研究展望..........74

 

第 4 章 对城市运行状况的预警分析

 

4.1 对指数结果的分等定级

经过大量的相关文献的查阅和对本文城市运行指数结果的分析，适合城市运行指数分等定级的方法有主成分分析法和聚类分析法两种。主成分分析法是一种数学变换的方法, 它把给定的一组相关变量通过线性变换转成另一组不相关的变量，这些新的变量按照方差依次递减的顺序排列。在数学变换中保持变量的总方差不变，使第一变量具有最大的方差，称为第一主成分，第二变量的方差次大，并且和第一变量不相关，称为第二主成分。依次类推，n 个变量就有 n 个主成分。此方法的目的是希望用较少的变量去解释原来资料中的大部分变量，将我们手中许多相关性很高的变量转化成彼此相互独立或不相关的变量。通常是选出比原始变量个数少，能解释大部分资料中变量的几个新变量，即所谓主成分，并用以解释资料的综合性指标。由此可见，主成分分析实际上是一种降维的思维方法也是一种处理高维数据等分析方法。

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总结

 

近年来随着城市的快速崛起，也暴漏出了许多城市问题，这些问题的解决需要现代技术的帮助，本文中利用了数据挖掘技术、数据建模技术、基于 ArcGis的二次开发技术和统计学中的相关技术对城市运行的规律做了深入的研究，加速了城市管理向现代化、信息化的方向发展。本文以西城区城市全响应建设项目为依托，通过对西城区城市运行监测平台提供给本研究的城市管理案件数据的分析和研究，建成了评定城市运行态势的城市运行指数模型，用以指导城市管理，解决实际问题。本文所做的主要工作有：对城市案件数据的总体数量、发生的时间地点以及其衍生性进行了全面的分析总结。通过对案件数据的分析可以发现城市管理的薄弱环节，也能反衬出城市建设中某些方面存在的弊端，并以此指导城市管理的工作方向，有着针对的解决实际问题。针对不同等级的案件对城市运行影响度的不同，计算出各级案件的权重系数。采用的方法是统计学中的层次分析法，此方法更加客观的计算出不同案件的权重系数，使城市运行指数结果更具说服力。提出并建成了城市运行指数模型。该模型主要是用来实时的计算城市运行指数，通过此指数来评价城市运行的态势。其中，城市运行指数模型方面所体现出的研究特色有 2 个，一是统计的时间是任意的，可以是一年，也可是几个小时；二是可以快速计算，计算时间在 10 分钟以内。并且通过多年数据统计出来的平均值则可以认为是历史值，具有参考意义；目前的值与历史的值相比较则可以体现出现在的城市运行状态。帮助管理者更快的发现城市运行中存在的问题，从而提高城市管理效率。

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参考文献（略）

 

第 1 章 引 言

 

1.1 选题背景和意义

随着国民经济的迅速发展，高速公路的建造也在飞速跟进，目前我国已完成的通车里程为 95600km。交通运输“十二五”发展的规划显示，到 2015 年年底，高速公路将几乎贯穿城镇人口超过 20 万的城市，覆盖率达到 90%，通车里程也将会达到 108000km[1]。高速公路的发展如此迅速，如果设计单位仅依靠 1:10 万或 1:5 万地形图来选择一条合理的路线，是非常困难的，而传统的测量技术(如航测技术和GPS RTK技术或者CORS技术)在高速公路测量应用中受作业环境和自然因素的影响降低其作业效率[2-4]，人工测量长达上百公里的地形图，作业周期不能满足高速公路勘测设计的需要[5-6]。缩短数据获取周期同时提高测量精度就成为高速公路勘测设计中亟需解决的问题，而机载激光雷达扫描测量技术的诞生较好地解决了这一难题。本论文以河南省登封—汝州高速公路(以下简称登汝高速)为例介绍机载激光雷达技术在高速公路勘测设计中的应用。登汝高速位于河南省中西部，是河南省高速公路网“686”规划中一纵 S49(焦作—桐柏高速，以下简称焦桐高速)的重要组成部分，焦桐高速修建情况在谷歌地图上的示意图如图 1-1 所示，登汝段高速在谷歌地图上的区位示意图如图 1-2 所示。目前焦桐高速的其他段有的已经建成通车，有的已经开工建设，有的正在设计，为了尽早实现焦桐高速公路全程通车，加快登汝段高速公路的前期工作是必要事情之一。如上图可见项目所在地境内地形复杂多样，山川丘陵相互交错，其中山区、丘陵占据大半，约为 60%，沿线的冲沟和坎也比较多，地理地势北高南低，最高与最低处的相对高差为 1367m。若利用传统测量方法很难满足工期要求，而机载 LiDAR 技术的作业环境范围广且受其影响小，测量速度快，精度更高；丰富的数据产品，不仅可有效的减少设计路线沿线房屋的拆迁、树木的砍伐和农田的占用等，减少与沿线村民的冲突，控制了工程的投资，也使选线的优化设计更精确、效率更高，并能保证在要求的时间内完成工作[7]。

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1.2 国内外机载激光雷达技术的发展与研究现状

第一台激光雷达扫描系统的问世是在上世纪 70 年代，由美国航空航天局研发[8]，从此展开了对激光雷达扫描技术的不断探索。全球定位系统及惯性导航系统的迅速发展使遥感平台的实时位置和姿态参数数得到精确测定。1988 到 1993年德国斯图加特大学研制了机载激光扫描仪[9]，他们是把激光扫描技术与可即时测量遥感平台位置和姿态的系统有效结合在一起形成的。之后，机载激光扫描仪得到了迅速发展，目前全球制造激光扫描仪的生产厂商有十几家，并且型号多样，几乎满足所有用户需要，有三十多种供其选择。最开始研究生产机载激光扫描仪是为了获得地面数字高程模型[10]，其构成模型的主要数据是激光到达地面目标反射回去的回波信息。机载激光扫描仪的高度自动化和精确的观测成果使之逐渐成为新型采集 DEM/DTM 数据的工具[11]。上世纪 90 年代末至今是机载激光雷达扫描技术的高速发展时期。激光扫描仪扫描的激光脚点数据精度随着动态差分 GPS 和 IMU 的精度不断提高而得到提高，逐渐满足实际生产的需要。随着各行各业发展及应用需求，高精度机载激光雷达系统的研发与生产备受关注，很多著名的仪器生产厂家已经生产出了成熟的满足精度要求的机载激光雷达扫描设备，目前美国 Leica，加拿大 Optech，德国TopoSys 等是国际上主打的机载激光雷达扫描生产厂家。在获取地面三维空间数据方面，与传统测量方法相比，机载激光雷达技术明显降低了外业成本及数据后处理成本。

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第 2 章 机载激光雷达测量系统

 

2.1 机载激光雷达系统介绍

机载 LiDAR 系统[20-21]集激光技术、计算机技术、高动态载体姿态测量技术和高精度动态 GPS 差分定位技术为一体，严密整合了激光测距仪(Laser)、高精度惯性测量装置(Inertial Navigation System 简称 INS)和全球卫星定位系统(Global Positioning System 简称 GPS )三个高新技术[22]。机载激光雷达系统以飞机为测量平台，激光扫测系统为传感器，它不仅可以获取地表三维空间信息还能获取相应地物同时段的光谱信息做互补，是当代最有力的获取空间三维信息的工具。机载 LiDAR 系统的组成如图 2-1 所示，主要包括：

1、激光扫描测距系统，用于测定激光雷达发射参考点到激光脚点的距离；

2、动态差分 GPS 接收机，用于确定扫描装置中心投影的空间位置；

3、惯性导航系统(INS)，用于测定扫描装置的主光轴的空间姿态参数；

4、成像系统(主要是数码相机)，用于获取相对应地面实况的彩色数码影像，用于最终制作 DOM。

………..

 

2.2 机载激光雷达系统的定位原理

机载三维激光雷达测量系统为纯几何定位[39-40]。机载激光雷达系统定位的数据主要由三部分组成：激光测距仪量测的激光发射器到地面目标点之间的斜距S；惯性导航系统 INS 测定的飞机瞬时姿态参数；GPS 测定的飞机的相对位置和航迹。在数据后处理时，把激光器到地面脚点之间的斜距与飞机瞬时姿态数据和航迹信息相结合，就可以计算出各个激光脚点的三维空间直角坐标(X，Y，Z)。通过扫描方式就可以获得海量地面点的三维坐标达到测量地球表面地形的目的。在激光雷达测量系统构像过程中，需要通过多个坐标系转换后，才能将激光扫描测距仪量测的距离值转换为目标点的大地坐标。系统对地定位时坐标转换的顺序是：瞬时激光束坐标系 激光扫描参考坐标系 载体坐标系 惯性平台参考坐标系 当地水平参考坐标系 当地垂直参考坐标系 WGS-84 坐标系。理论上设计时载体坐标系坐标轴应该与激光扫描参考坐标系和惯性平台参考坐标系的坐标轴相互平行，但由于安装时存在安置误差，载体坐标系与激光扫描参考坐标系和惯性平台参考坐标系之间的就都会存在三个安置误差角。而实际上，这些安置误差角就综合成了激光扫描参考坐标系与惯性平台参考坐标系之间的安置误差角。因为安装时并不能保证激光扫描参考坐标系和惯性平台参考坐标系的坐标轴像理论设计的一样完全相互平行，也会存在安置误差角。

………..

 

第 3 章 机载激光雷达系统的作业流程........17

3.1 机载激光雷达系统作业流程.....17

3.2 机载激光雷达数据特点.............18

3.3 机载激光雷达数据处理.............20

第 4 章 登封—汝州高速公路勘测应用........29

4.1 项目概况介绍........29

4.2 成图规格和要求...........30

4.3 技术设计路线........30

4.4 航空摄影测量........31

4.5 数据采集.........35

第 5 章 LiDAR 数据处理..........38

5.1 数据预处理.............38

5.2 点云数据后处理............38

5.3 数字高程模型(DEM)制作 ..........40

5.4 纵横断面图制作............43

5.5 数字正射影像(DOM)制作..........43

5.6 1:2000 数字线划图(DLG)制作...........44

 

第 6 章 项目成果精度检查与分析

 

6.1 正射影像中平面控制点精度检查

本次地形图地物点高程检查采用全站仪测量和 GPS RTK 测量检查的方法进行，在测量控制点上直接设站，对定向点检查无误后，再测量路面、坎上、坎下、水沟、旱地等高程检查点，采集其高程，与地形图高程成果比较，本次检查高程点 280 个，在高速公路初步勘测阶段，经过人工测量方法，如全站仪、GPS-RTK 对机载激光雷达数据生成的成果精度进行检查可知 1:2000 正射影像模型平面精度、1:2000 数字高程模型高程精度、1:2000 数字线划图外业调绘的地物点平面位置精度、1:2000 数字线划图外业调绘的地物点高程精度都满足精度规范要求的精度，另外对纵横断面精度的分析主要是对测区沿线的特征点(即能反映数字地面模型不同地方的点)的实测检查，这些点的精度在数字地面模型高程精度分析表中体现，其精度为±0.12m，小于横断面高程检查限差W限=±(h/100+L/200+0.1)=±0.31m(注：h 为测点至中桩的高差，L 为测点到中桩的水平距离)，因此数字地面模型计算出来的纵横断面的精度是可靠的，符合高速公路勘测要求。由这些精度分析的结论可知机载激光雷达技术用于山区高速公路勘测设计是可行的，精度完全满足高速公路勘测设计规范要求。

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结 论

 

本论文基于机载激光雷达技术在高速公路带状地形勘测设计中的应用，对所做的工作总结如下：

(1) 结合登封—汝州高速公路阐述了机载 LiDAR 技术在山区高速公路带状地形勘测设计中的应用，并对机载 LiDAR 技术的数据采集、数据处理和数字产品(包括 DEM、DOM、DLG)的制作方法做了详细介绍。

(2) 用 Terrasolid 软件的一些列模块对机载 LiDAR 数据进行处理。包括在TerraScan 模块对激光点云进行滤波、分类，在 TerraModeler 模块中对滤波后的激光点云进行重组，内插生成 DEM，在 TerraPhoto 模块中制作 DOM，最后利用DOM 矢量化法绘制 1:2000 数字线划图。

(3) 利用全站仪、GPS RTK 对机载 LiDAR 数据产品精度进行检查：DOM 平面精度±0.15m(限差为±0.8m)，DEM 高程精度±0.12m(限差为±0.2m)，DLG地物点平面位置精度±0.47m(限差为±0.6m)，地物点高程精度±0.38m(限差为±1.0m，即±1/2 等高距)，横断面高程精度与 DEM 高程精度相同，为±0.12m(检查限差为±0.31m)，这些精度均满足高速公路勘测规范要求。

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参考文献（略）

 

 

第一章 绪论

 

1.1 研究的目的与意义

水是一种人类赖以生存和发展的重要资源，水资源的短缺现已成为制约我国社会和经济可持续发展的瓶颈[1]。特别是 90 年代以来，随着社会和经济发展的快速增长、人口的迅速增加、粮食产量的需求加大和城市化进程的日益加快，导致区域水资源供应和需求之间的矛盾更加突出、缺水程度更深、范围更大，使得中国的社会经济可持续发展受到了直接影响，并成为实现全面建设小康社会目标所面临的重大挑战[2]。党中央、国务院和社会各界已对水资源可持续发展的问题表示高度重视和关注，逐步认识到水利不仅是农业的命脉，更是国民经济的命脉。目前，许多国家和地区已经将水资源问题作为研究的重要课题[3]。农业用水的可持续发展，在确保我国的粮食安全和经济社会可持续发展方面具有决定性的意义[4]。运用什么样的方法对水资源进行合理优化配置来提高灌溉用水率和增大灌溉面积，这已成为确保粮食生产的核心问题[5]，而在真正意义上使得水资源系统优化配置成为可能是建立在水利工程基础设施的不断建设和水资源合理配置手段的不断完善的基础上[4]。水资源的组合再配置过程也就是水资源开发、利用和保护的过程，这也决定了水资源作为一种自然资源是否可以被持续利用[6]。通过对水资源自然配置格局采取各种工程和非工程相结合的方法，使得水资源在整体上发挥出最大的经济、社会、环境和生态效益，这是由水资源的不可替代性、稀缺性、时空分布不均衡性以及供需矛盾等显著特点而决定的[7]。淮北地区是安徽省也是全国重要商品农业基地之一，安徽淮北地区包括 6 个市 27 个县，总面积 37411km2。粮食作物以小麦、水稻、夏玉米为主；经济作物主要有油菜、棉花、大豆、花生、药材、烤烟等；水果主要有梨、苹果、葡萄等，发展灌溉是实现这一地区农业增产增收的重要措施。而淮北地区农田灌溉的水源主要分为三种类型，一是淮河干流北岸、淮河主要支流和人工新河沿河两岸，以地表水为水源的河灌区农田，其总面积为 70 万 hm2，占总耕地面积的 34.7%；其次就是以地下水位水源的井灌区农田，总面积 135 万 hm2左右，占总耕地面积的65.3%；最后是河井结合灌区分布于该区中、南部支流河道和排水大沟两侧，由于地表水源不稳定，必须结合井灌，其灌溉面积不大。

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1.2 淮北地区以井灌为主

安徽淮北地区的农田灌溉除东北部低山残丘区极少数的小水库自流灌溉外，绝大部分为提水灌溉。按供水水源可分为河灌、井灌和河井结合灌三种类型。其中宜发展河灌面积约 70 万 hm2，主要分布在淮河、茨淮新河、新汴河及其一、二级支流沿岸，河灌区目前有效灌溉面积已达到 57 万 hm2，作物种植以水稻为主；河井结合灌区分布于该区中、南部支流河道和排水大沟两侧，由于地表水源不稳定，必须结合井灌，但灌溉面积不大，保证率也不高[8]；井灌区则分布在广大的中部河间平原和北部地区，宜井灌溉面积 135 万 hm2左右，现有井灌有效灌溉面积约 60 万 hm2，尽管目前井灌规模还不算太大，但从整体上看它将是淮北地区农田灌溉的主要类型。理由有三点：一是淮北平原浅层地下水资源比较丰富，且埋藏浅、易开采、分布广，除河灌区和极少数水库灌区外，地下水资源是本区农田灌溉的唯一水源[9]。其次，淮北平原地势平坦，蓄水载体少，现有河道（包括排水大沟、塘坝等）容量有限，且径流时空分布不均，可资利用量不多，地表水资源极不稳定，灌溉保证率低，即使在中南部地区，利用河水作为灌溉水源也必须以井灌进行补充和调剂；且本区河灌区的规模已经到了相当高的程度，从河流水系、沟塘等实际状况分析，要增加地表水资源调蓄库容的余地已十分有限，这就限制了本区地表水资源的扩大利用和河灌区的进一步发展。目前，淮北地区的有效灌溉面积只占耕地面积的一半左右，发展灌溉的潜力很大，而要增加灌溉面积主要靠井灌。

………

 

第二章 研究区概况

 

2.1 自然地理概况

萧县地处淮北平原宿州市北部，介于东经 116°31′~117°12′、北纬 33°56′~34°29′，总面积 1885km2；东邻江苏铜山，北靠丰县，西与砀山县及河南永城接壤，南同淮北、濉溪交界，东南和埇桥区相连。由于黄泛的冲积原因，形成了广袤的西南平原、故黄河高地和东南浅山区三个不同自然区域的结合体，主属黄淮冲积平原。萧县全区地形由西北向东南方向逐渐缓慢倾斜，比降大致为万分之一。按地形特征分为东南丘陵自然区和黄泛平原自然区，面积比约为 1：3.5。由于黄河、大沙河的泛滥冲击作用，萧县境内北、西、西南和中部地区形成堆积平原，海拨32~50m(吴淞高程，下同)。县城地势总体上北高南低，三面环山。北侧有凤山，海拔标高 213m，呈东南西方向发展，延伸长 10km，宽西南 1km 左右，北东 2km 左右，由寒武系灰岩体组成，山脊构成该区的分水岭。西侧有虎山，海拔标高 201m，主要由奥陶系灰岩组成。土塔山海拔标高 345.8m。该山地质上称之有名的淮北西里岩体，构成西侧的分水岭。东北侧为龙山，海拔标高 110m，山体呈南北偏西展布，延伸长 2.5km左右，宽约 400~500m，由奥陶系小背斜构成。县城南部即为淮北煤田闸河向斜的一部分，海拔标高一般为 34~36m，西高东低。

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2.2 土壤及其分布

安徽淮北地区土壤主要分为砂姜黑土和潮土两大类，约占本区总土地面积的86%，其余 14%分别为黄褐土、水稻土和石灰（岩）土[33]（见图 2.2）。砂姜黑土又称潜育性褐土、青黑土，主要是由草甸潜育土发育而成，其表层为黑土层，下部为砂姜层。主要分布于淮北中南部广大的河间平原地区，即临泉、涡阳、宿州市和泗县一线以南，沿淮岗地以北地区，面积 2 万余 km2，约占总面积的 53%。此类土壤质地粘重，结构不良，胀缩性强，通透性差，适耕期短，干时坚硬开裂，湿时粘重板结，属典型的中低产土壤。潮土主要是近代黄泛沉积物发育而成，分布在淮北地区北部和西北部的砀山县、萧县、亳州市、界首市所属的全部或绝大部分地区和涡阳、濉溪、灵璧、泗县北部以及颍河、涡河、浍河、西淝河沿岸，面积约 1.3 104km2，占总面积的33%左右。该类土壤表层为沙土或沙质壤土，单粒状结构，土粒松散，无明显层次，渗透性强，粘着力与粘结力弱，有机质含量低，热容量小，表土地温升降快，保水保肥性能差，既无前劲，又乏后力，且含可溶性盐类数量多，部分农田常有盐化、碱化的现象发生。萧县的主要土壤类型为潮土类，另外还有褐土类和砂疆黑土类，在全县 9.73万 hm2耕地面积中，潮土类 8.75 万 hm2，占 89.8%，褐土类 0.97 万 hm2，占 10％，砂疆黑土类 007 万 hm2，占 0.1％。

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第三章 水资源综合平衡分析....... 16

3.1 水资源系统概化.........16

3.2 大气降水量分析.........17

3.3 灌溉提水量分析.........21

3.4 地下水补给量分析....21

3.5 农业耗水量分析.........23

3.6 潜水蒸发量分析.........27

3.7 径流量分析....28

3.8 人畜工业地下水开采量......28

3.9 其他消耗量....29

3.10 水资源平衡分析.......29

第四章 水资源的优化配置....... 32

4.1 研究区农业种植结构优化模型....32

4.1.1 目标函数........32

4.1.2 约束条件........33

4.2 研究区种植结构优化.......33

4.3 小结.......38

第五章 结论与展望....... 39

5.1 本文总结.....39

5.2 展望.......39

 

第四章 水资源的优化配置

 

4.1 研究区农业种植结构优化模型

淮北是安徽省也是全国重要商品农业基地之一，发展灌溉是实现这一地区农业增产的重要措施[56]。目前，淮北灌溉农业正在蓬勃发展，一些地区不断投入资金，兴建不少井灌工程以及水资源排蓄工程；有的井灌区正在调整种植结构，推行节水型灌溉技术，地下水资源开发利用程度呈上升趋势。农业灌溉新局面的出现,必将促进灌溉工程建、管、用三结合的良性循环。 由于淮北地区地表水和浅层地下水资源的分布、运移与转化规律不尽相同，其富水性和开发利用条件也不一样。因此，在开发利用方面，存在着经济开发和合理利用等技术问题。尤其是遇到千旱年份，灌区地下水位下降，灌溉成本不断加大，严重者导致潜水泵闲置，灌溉效益不能充分发挥。为积极稳步地发展安徽淮北平原地区的灌溉农业，就必须做到经济合理地开发利用水资源，防止因开采不当而造成水资源浪费和生态环境的恶化，科学地指导水资源开发利用规划设计与运行管理，使灌区综合灌溉经济效益达到最佳[57]。现阶段淮北地区种植结构仍然有很多不合理地方，粮食作物种植面积大并且品种单一，对灌溉水源存在过分依赖的状况。调整农业种植结构，选择适合当地气候与土壤条件的节水型经济作物，不仅可以节约灌溉用水，而且还可以增加农民经济收入和提高农业整体效益。

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总结

 

目前，淮北平原地区农业种植仍以旱作物为主，主要作物包括小麦、玉米、大豆、棉花等，除此之外还有一定面积的经济作物如蔬菜、瓜果的存在。据相关资料分析，在保证率为 75%的一般干旱年份，淮北平原地区宜井灌的灌溉面积占全部耕地面积的 80%以上。由此可见，淮北地区的农业灌溉是以井灌为主体。近几十年来，淮北平原地区农业生产发展和经济发展较快，灌溉事业也取得了一定的进步，用于农业的浅层地下水的开发规模也在不断的扩大[63]，地下水的开发利用对农业、工业和城乡供水也产生了重大的作用。同时，由于地下水开发利用过程中缺乏科学规划和管理，工业需水量的增加，水污染也在逐年加剧，不仅影响到水资源的可持续利用，也已引发一系列环境地质问题。在这样的背景下，本文以淮北平原萧县井灌区作为研究对象，对淮北平原干旱半干旱地区的井灌区作物种植结构和水资源优化问题进行了分析和研究。主要工作和结论如下：

（1）通过对研究区域内水资源进行综合平衡分析，得出在不同水平年不同地下水开采和补给情况下，区域内地下水位变化过程，与多年平均地下水埋深进行比较，分析不同水文年地下水埋深的变化情况。结果表明：在多年平均情况下，地下水年均降深为0.17m；在连续平水年的情况下，地下水位每年大约0.14m的下降；在一般干旱年情况下，地下水年均降深为 1.09m。

（2）通过对萧县农业种植结构现状的研究，发现由于研究区冬小麦、玉米、大豆以及棉花等耗水量大且耗水集中的作物的大面积种植，使研究区形成年内地下水位变幅过大，年际间地下水位持续下降的特点。在保持农业经济效益的前提下，对农业种植结构进行优化。种植结构的优化调整可以有效的缓解研究区地下水位急剧下降的问题，在一般干旱年份就能延缓地下水位下降 0.3m 左右，为缓解萧县地区缺水问题提供一定的科学依据。

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参考文献（略）

 

第 1 章 绪论

 

1.1 研究来源及意义

我国人口众多，土地资源相对较少，尤其在社会主义建设事业快速发展中，土地资源需求迅猛增加。于此同时，森林、草地面积迅速减少，土壤污染十分严重，建设用地迅猛增加，人地矛盾日益突出，土地资源紧缺的压力，已经成为制约我国社会和经济发展重要因素。因此，全面了解土地利用现状况，分析评价土地资源状况对我们及时保护土地资源具有重要意义，将更有利于我们合理地对土地资源规划配置，也能更有效地治理和保护环境。有利于保障我们的可持续发展战略顺利进行，是全面建设小康社会的重要保障。喜德县位于乌蒙山区，近年来国家投入资金开展乌蒙山区区域发展与扶贫项目，本研究依托乌蒙山地区遥感综合调查项目，对喜德县土地资源的质量特征和分布状况进行评价分析，为合理开发土地资源以及土地利用规划、生态保护建设等提供科学依据。遥感技术和全球定位技术发展日趋成熟，它们的应用大大提高了我们获取土地信息的效率和准确性，遥感卫星能够提供大范围的具有很强空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率的遥感影像，其分辨率可从几十米级别到现在的亚米级别，利用适宜的遥感图像处理方法可获得满足我们应用要求的研究区影像。进入二十一世纪后信息技术运用已经广泛的深入到我们的工作与生活中，同样，以 GIS 所代表的地理信息技术在土地资源评价中得到了广泛的应用，GIS具有强大的空间数据分析处理能力与对现实世界的数学模拟能力，能够方便的进行海量地理数据的采集、存储、分析应用，可以支持快速决策，在城市规划、环境监测、交通运输、土地利用、资源管理、经济建设等以及各行业如测绘、遥感等都有广泛的应用。

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1.2 国内外研究现状

国外对土地评价研究非常重视、具有悠久的历史，理论和方法以及十分成熟。总的研究方向可以分为以下三种类型：土地潜力（land capacity）评价、土地适宜性（land suitability）评价、土地经济和土地可持续利用评价。其发展历程从 1933 年美国提出“斯托利指数分等”和康乃尔评价系统开始，到 1934 年法国财政部提出《农地评价条例》，世界上第一个比较全面的土地综合评价体系是 1936 年美国农业部提出来的土地潜力分类系统，这个系统发展成为了并得到许多国家的广泛应用。土地潜力评价是主要用于农林牧业的土地评价，根据土地所使用的年限、土地大小、区位条件、气候、土壤等主要因子进行评估，来研究土地的生产力高低和生产潜力。这方面的研究主要代表有美国农业部的土地潜力分类系统和联合国粮食农业组织（FAO）的土壤肥力潜力分类系统。该系统针对严重的水土流失，注重于土地的自然属性来进行土地生产潜力评价，为农场、城市和区域规划提供基础性资料，从而为合理利用和管理土地资源。该系统到 60 年代后发展世界上第一个比较全面的土地综合评价体系。土地适宜性评价。70 年代土地评价从一般目的的评价向有针对性的专门评价发展。1972 年荷兰 Beek 和 Bennema 基于土地质量是否满足某一土地利用用途的程度做出评价，提出为农业土地利用规划服务的土地适宜性评价分类体系。FAO 于 1976 年出版了《土地评价纲要》，经过长期应用实践，形成了比较完整的土地适宜性评价理论体系，已被世界上许多国采用。土地经济评价和土地可持续利用评价。1984 年 Smit 等发展了综合土地评价的概念，1993 年 FAO 提出《持续土地利用评价大纲》，1994 年 Stockle 提出农业生产系统持续评价框架。随着现代化科技的发展，航空和卫星遥感的出现，计算机辅助制图的运用为土地资源的信息的获取带来了革命性的变化。随着数据库、GIS 、GPS 的发展，为土地资源的研究提供了崭新的科学手段，并为高效、准确的土地资源研究提供了可能性，被广泛应用于土地研究之中。

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第 2 章 研究区概况

 

2.1 研究区自然地理与人文概况

喜德县坐落于四川省凉山自治州北部，全县总面积 2200 多平方公里，境内地形以中山为住，有沟坝、中山、高山等 7 种类型，中山占总面积的 75%。最高海拔 4500.4 米，最低海拔 1580 米。年平均气温 14.1°C，年降雨量约 1000 毫米。东边以马古梁子为屏障，与昭觉县相接壤；西以鞍山、娃来火普为界，与冕宁县相毗邻；南被安宁河围绕，与西昌相望；北部为小相岭、瓦吉木梁子拱卫，与越西县相连；中部为突起的红毛梁子──风波顶可鸟瞰全境。其地理坐标为，东经 102°11′36″-102°42′56″，北纬 27°53′15″-27°31′12″。南北长 70.8 公里；东西宽 59.5 公里，总面积有 340 多万亩，其中有常年耕地22.06 万亩，森林覆盖率为 25.8%，天然草场 100 余万亩，是一个人少地多，资源丰富，农、林、牧、副各业发展潜力较大的山区县。境内交通便利，公路铁路运输网络贯通全县，其中公路里程达到 430 多公里，成昆铁路纵贯 8 个乡镇，长 83.17 公里；通讯发达，住宅与移动电话已达到 1.1 万余户，开通了宽带网、四川当政网等。全县已初步形成以畜牧、林果、烤烟、蚕桑、建材（花岗石等）和加工业为主要支柱的优势产业。资源优势与发展潜力有较强的区位优势，喜德与西昌、冕宁、越西、昭觉一市三县相连处于中间位置，特殊的地理位置使喜德能更加便利融入全州统筹发展的大格局；拥有丰富的自然资源优势，资源以水能和铁、铅、锌、花岗石、白云石、大理石等为主，其中硅矿储量大、品位高；花岗石储量 40 亿立方米，白云石储量 3 亿吨，水能蕴藏量 18.64 万千瓦，可开发量 7.26万千瓦；农业资源，有常耕地 20.6 万亩，林地 140 万亩，天然草场 114.16 万亩，适宜发展绿色农业，目前主要以牛、羊和山地乌骨鸡为主绿色畜牧业及以马铃薯、荞麦、燕麦等为主的绿色农作物为发展重点。

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2.2 研究区行政区划

喜德县辖七个镇，包括光明镇、冕山镇、洛哈镇、两河口镇、米市镇、红莫镇、尼波镇、巴久乡、北山乡、东河乡、乐武乡、且拖乡、西河乡、拉克乡、李子乡、沙马拉达乡、依洛乡、贺波洛乡、热柯依达乡、鲁基乡等 13 个乡，7个镇， 1 个居委会、169 个村民委员会、604 个村民小组，总人口 13.3 万。城镇人口占 8.1%。光明镇为县城所在地，海拔 1843 米，城区呈扇形分布，故有扇城之称，面积 2.25 平方公里。根据第五次人口普查数据，全县总人口 137676人，其中：光明镇 10384 、冕山镇 11573 、红莫镇 8977 、两河口镇 9172 、米市镇 5840 、洛哈镇 4929、尼波镇 6611 、拉克乡 7181、则约乡 2752、贺波洛乡 7582、鲁基乡 7252、李子乡 6189 、北山乡 4050 、西河乡 2487、东河乡 4853 、且拖乡 3822 、博洛拉达乡 1989 、沙马拉达乡 3802、巴久乡3931、洛奠乡 3094、依洛乡 2898 、热柯依达乡 2482、额尼乡 2139、乐武乡4687。现在有彝族、藏族、羌族、苗族、回族、蒙古族、土家族、僳僳族、满族、瑶族、侗族、纳西族、布依族、白族、壮族、傣族等民族分布。

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第 3 章 遥感图像数字处理.... 9

3.1 遥感原理概述........ 9

3.2 遥感卫星简介...... 10

3.2.1 传感器波段特性分析 ......11

3.2.2 遥感影像空间分辨率 ...... 12

3.3 研究区遥感图像的获取 ....... 13

3.4 图像预处理.... 13

第 4 章 遥感图像解译并建立数据库....... 27

4.1 遥感影像的解译 ....... 27

4.2 建立数据库.... 32

第 5 章 土地资源评价....... 33

5.1 评价单元的确定........ 33

5.2 指标体系的确定........ 34

5.3 指标的权重确定........ 34

5.4 评价模型的建立........ 34

5.5 评价因子量化处理 ......... 35

5.6 全县耕地进行分级 ......... 42

5.7 全县草地进行分级 ......... 44

5.8 全县未利用土地进行分级 ......... 46

5.9 土地质量分级与评价分析 ......... 48

 

第 5 章 土地资源评价

 

5.1 评价单元的确定

土地评价中评价单元的确定最为常见的方法通常有以下 5 种：

（1）以土壤类型图的图斑为评价单元；此方法主要为已知图斑的土壤类型，土壤类型参与评价；

（2）以土地类型图的图斑为评价单元；

（3）以土地利用现状图的图斑为评价单元；

（4）以一定大小的栅格为评价单元；

（5）利用各种评价因子，将各个评价因子图层进行两两叠加形成最小图斑，以此作为评价单元。

当前研究的评价单元多为基于矢量单元，而以县域作为评价区域面积较大，属于中小比例尺，以矢量作为评价单元操作较为复杂，而以栅格作为评价单元有利于发挥 GIS 在空间分析等强大功能上的优势，栅格数据表达模型具有高精度，比矢量数据更加易于存储、表达、显示、数据叠加运算等。因此，本文以栅格作为评价单元。

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结论

 

本文对国产卫星 02C 星影像进行了从正射校正、模拟真彩色、图像融合、色差处理、镶嵌裁剪等一系列的处理，得到一幅可以用来解译的遥感影像，尝试性的找出较为适宜于 02C 星的影像处理方法。本文对 02C 星影像在土地资源评价中的应用得出以下结论：

（1）较高的光谱分辨率能提供更丰富的影像光谱信息，有助于区分出来具有诊断性光谱特性的地物，然而对于特定的地物，并不是光谱波段越多越好，需要根据光谱特性与空间分辨率综合考虑，因此需要我们根据实际适当选择光谱分辨率，02C 星影像波段较宜适合于土地资源评价中的影像的要求。

（2）本文将通过全色影像控制点、数字高程模型(DEM)数据，运用变换关系纠正模型，通过二次多项式纠正方法对影像同时进行倾斜改正和投影差改正，将影像重采样成正射影像。

（3）模拟真彩色方法大多假设波段之间关系是建立在线性关系模型的基础之上的，线性模型过于简单，比较容易出现影像光谱畸变，部分地物失真，加权法较平均法更为接近真实色彩，因此选择加权法作为 02C 星影像模拟真彩的方法。

（4）Gram-Schmidt 不受波段限制，较好的保持空间纹理信息，尤其能高保真保持光谱特征。综合分析各方法优缺点与实验表明，在 02C 星图像处理中，较适宜的融合方法为 Gram-Schmidt 融合法。

（5）用 ENVI 镶嵌多幅影像时，通过 ENVI 的直方图匹配等图像处理，只能消除部分色差。在此基础上，通过运用 Photoshop 强大的图像处理功能，通过建立选区，对一幅影像进行了局部调整，如色阶功能、曲线功能、可选颜色功能等，基本实现了拼接图像的色差的消除。

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参考文献（略）