中小型水库雨洪高水位预报及三维GIS模拟

我国长江中下游地区分布着众多中小型水库，每年汛期中的强降雨易形成较快的洪水汇流入库，水位上涨，威胁库区安全。对中小型水库汛期暴雨后雨洪高水位的判定，是管理部门制定泄洪调度方案，并终维护合理库容的重要依据。而将该结果融入地形坝体一体化的库区三维虚拟场景，能够为水位模拟提供一种新的计算方法与表达环境。
《中小型水库雨洪高水位预报及三维GIS模拟》以水库洪水预报与三维地理信息系统为理论基础，研究构建了针对我国长江中下游地区中小型水库汛期暴雨的累计入库洪量计算模型：无缝融合库区地形与坝体模型，形成一体化的三维虚拟场景：基于真实连续的下垫面，进行雨洪高水位的判定与可视化表达。

陈文君，1986年生，江苏南京人，理学博士。2017年于中国科学院南京地理与湖泊研究所博士后出站，2013年取得南京师范大学地图学与地理信息系统博士学位，现为金陵科技学院讲师。主要研究方向为流域物质输移模型、水环境水生态模型、三维GIS、空间知识库、GIS软件平台，发表论文10余篇，其中SCI/EI论文8篇，主持1项重量、2项省部级科研基金，参与多项重量科研项目。

第1章 绪论
1.1 选题背景与研究意义
1.1.1 选题背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状及其分析
1.2.1 产汇流理论与流域水文模型研究
1.2.2 地形场景构建与表达研究
1.2.3 人工建筑三维模型构建研究
1.2.4 洪水淹没模拟研究
1.2.5 库容计算方法研究
1.2.6 存在问题分析
1.3 研究目标与研究内容
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容
1.4 研究方法与技术路线
1.4.1 研究方法
1.4.2 技术路线
1.5 本书的组织结构
第2章 中小型水库暴雨累计入库洪量计算
2.1 累计入库洪量计算模型构建基础
2.1.1 模型构建技术基础
2.1.2 模型构建原则
2.1.3 模型精度评价与分析
2.2 累计入库洪量计算模型构建
2.2.1 模型总体结构
2.2.2 双层前期土湿模型
2.2.3 产流计算模型
2.2.4 总体计算流程
2.3 累计入库洪量计算模型验证
2.3.1 实验水库基本情况
2.3.2 实验水库参数推求
2.3.3 模型针对性验证
2.3.4 模型适用性验证
2.4 误差分析与改进讨论
2.5 本章小结
第3章 地形坝体一体化库区三维虚拟场景构建
3.1 库区三维虚拟场景构建分析
3.2 基本思路与流程
3.3 库区三维GIS地形场景构建
3.3.1 水面上下地形获取技术
3.3.2 水面上下地形融合与构建技术
3.4 坝体三维模型的解析与重构
3.4.1 人工建筑三维模型建模思路与构造特征
3.4.2 坝体三维模型的解析
3.4.3 坝体三维模型的重构
3.5 地形场景与坝体模型的无缝融合
3.5.1 地形场景与坝体模型的高程匹配
3.5.2 地形场景与坝体模型融合边界的提取
3.5.3 地形场景与坝体模型的融合算法
3.6 本章小结
第4章 基于三维虚拟场景的雨洪高水位模拟
4.1 基本思路与流程
4.2 基于确定水位的三维虚拟场景淹没模拟
4.2.1 三维GIS地形场景淹没模拟
4.2.2 坝体三维模型淹没模拟
4.3 基于广义三棱柱及其变体的离散水体库容计算
4.3.1 库容计算基本思路
4.3.2 接近淹没体元上方水体体积计算
4.3.3 不接近淹没体元上方水体体积计算
4.3.4 库容曲线构建与对比分析
4.4 面向高效淹没模拟的库区三维虚拟场景优化
4.4.1 库区三维虚拟场景简化
4.4.2 面向特定淹没水位的场景优化
4.5 库区雨洪高水位模拟
4.5.1 库容、水位二分查找判定树的构建
4.5.2 库区雨洪高水位的判定与显示
4.6 本章小结
第5章 系统实现与验证
5.1 系统开发运行环境
5.1.1 硬件环境
5.1.2 软件环境
5.2 系统体系结构与功能模块设计
5.2.1 体系结构
5.2.2 功能模块
5.3 系统数据结构设计
5.3.1 累计入库洪量计算模型数据结构
5.3.2 库区三维虚拟场景数据结构
5.4 库区虚拟场景三维可视化技术
5.4.1 OpenGL与VTK介绍
5.4.2 OpenGL与VTK在本系统中的应用
5.5 实验验证与结果分析
5.5.1 累计入库洪量计算
5.5.2 库区三维虚拟场景构建
5.5.3 雨洪高水位模拟
5.5.4 实验结果分析
5.6 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 研究成果与结论
6.2 创新点
6.3 不足与展望
参考文献