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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及计算机模拟,尤其涉及一种元胞自动机的地表二维演算方法。
技术介绍
1、计算机模拟
专注于应用计算机技术对现实世界过程和系统进行模拟,使研究人员通过数学模型和算法在计算机上创建虚拟模拟,预测和分析复杂系统的行为,应用于工程、物理科学、生物医药、环境科学、经济学多个学科,帮助科学家和工程师在实际物理实验成本高昂和不可行时进行实验和数据分析,提高研究的灵活性并降低成本效益,实现在安全的虚拟环境中分析多种条件和参数的影响。
2、其中,地表二维演算方法专注于使用计算机模拟技术对地表变化进行研究和预测,旨在模拟自然环境和人类活动对地表覆盖的影响,包括植被分布、水文动态、城市扩展,通过创建地表的二维数字模型,帮助研究人员可以在多个时间尺度上模拟和观察地表状态的变化,并分析多种变化对生态系统、城市规划和地理环境的影响,应用于环境监测、灾害预测、资源管理和城市发展规划多个方面,为决策者提供科学依据和支持。
3、传统地表二维演算方法在进行大规模地表变化模拟时,受限于数据处理能力和模拟精度,在复杂地形和变化多端的气象条件下,传统模型难以快速准确地处理和反映实际地表状态的变化,导致在进行环境监测和灾害预防规划时,无法提供足够细致的数据支持,影响决策的有效性和及时性,在未能精确模拟降雨对地表的影响时,导致对洪水风险的误判,影响应对措施的制定和执行,在自动调整计算资源分配方面不够灵活,导致在需要高精度模拟的关键区域无法获得足够的计算支持,限制模拟的实用性和应用场景。
技术实现思路>
1、本专利技术的目的是解决现有技术中存在的缺点,而提出的一种元胞自动机的地表二维演算方法。
2、为了实现上述目的,本专利技术采用了如下技术方案,一种元胞自动机的地表二维演算方法,包括以下步骤:
3、s1:基于地形数据采集记录,对多个区域的地形数据进行分析,记录高程和坡度,并利用元胞自动机对地形数据进行处理,构建地形模型,得到区域地形信息;
4、s2:基于所述区域地形信息,识别模拟区域中的多个关键位置并调整元胞的大小和分布,优化多个关键位置的地形分辨率,生成地表网格模型;
5、s3:基于所述地表网格模型,采集目标区域的气象数据并进行降雨模拟,根据降水量和降水频率调整降雨模式参数,模拟降雨对地表的影响,生成降雨影响模拟结果;
6、s4:利用所述降雨影响模拟结果,通过对土壤侵蚀和地表径流进行模拟和计算,评估多个区域的抗侵蚀能力和侵蚀效果,生成土壤侵蚀模拟信息;
7、s5:基于所述土壤侵蚀模拟信息,通过对土壤侵蚀与径流动态数据进行时间序列分析,评估多种环境变化场景下的地表状态,得到地表状态预测信息;
8、s6:基于所述地表状态预测信息,通过评估多个地表区域的稳定性,预测地表形变事件,计算区域风险和灾害发生概率,生成地表二维演算结果。
9、作为本专利技术的进一步方案,所述区域地形信息包括高程数据、坡度数据、地形结构特征,所述地表网格模型包括关键区域的网格尺寸信息、元胞分布参数、地形分辨率信息,所述降雨影响模拟结果包括降水量模拟数据、降水分布图、降水对地表的影响分析结果,所述土壤侵蚀模拟信息包括侵蚀位置图、侵蚀深度数据、侵蚀范围分析结果,所述地表状态预测信息包括地表变化趋势、环境变化场景分析数据、状态变化预测现象,所述地表二维演算结果包括地表形变预测结果、区域风险评估信息、灾害发生概率计算信息。
10、作为本专利技术的进一步方案,基于地形数据采集记录,对多个区域的地形数据进行分析,记录高程和坡度,并利用元胞自动机对地形数据进行处理,构建地形模型,得到区域地形信息的步骤具体为:
11、s101:基于地形数据采集记录,对多个地区的地形数据进行分析,识别高程和坡度信息,并对数据进行格式化和标准化,生成数据格式化处理结果;
12、s102:基于所述数据格式化处理结果,分析多个区域的地形特征,包括高度变化和坡度差异信息,识别关键地形特征,生成地形特征信息记录;
13、s103:基于所述地形特征信息记录,利用元胞自动机对地形数据进行处理,模拟地形数据在多种环境条件下的响应,并构建地形模型,生成区域地形信息。
14、作为本专利技术的进一步方案,基于所述区域地形信息,识别模拟区域中的多个关键位置并调整元胞的大小和分布,优化多个关键位置的地形分辨率,生成地表网格模型的步骤具体为:
15、s201:基于所述区域地形信息,识别目标区域的多个关键位置,包括河谷、山脊、城市区域,记录目标区域的位置和范围信息,生成关键区域标记信息;
16、s202:基于所述关键区域标记信息,通过调整元胞的尺寸和分布参数,优化关键位置的地形分辨率和计算效率,生成网格配置参数;
17、s203:基于所述网格配置参数,构建目标模拟区域的地表网格模型,并调整关键区域的地形分辨率匹配精度需求,生成地表网格模型。
18、作为本专利技术的进一步方案,基于所述地表网格模型,采集目标区域的气象数据并进行降雨模拟,根据降水量和降水频率调整降雨模式参数,模拟降雨对地表的影响,生成降雨影响模拟结果的步骤具体为:
19、s301:基于所述地表网格模型,采集目标区域的气象数据,包括降水量和降水频率信息,结合地表模型,模拟多种降雨条件下的水流分布,生成实时气象输入数据;
20、s302:基于所述实时气象输入数据,调整降雨模拟参数,包括调整降雨强度和分布模式,对多种地形和土壤条件的地表区域进行模拟,生成降雨模式模拟信息;
21、s303:基于所述降雨模式模拟信息,采用曼宁公式,模拟并分析降雨事件对地表的影响,计算水流速度、流向和积水区域,并评估降雨对地形的改变程度,生成降雨影响模拟结果。
22、作为本专利技术的进一步方案,所述曼宁公式,按照公式:
23、
24、计算水流速度;
25、其中,v代表水流速度,表示水在目标时间内通过目标截面的速率,是评估水流冲击力和侵蚀潜力的关键参数,n代表曼宁系数,表征目标地表条件下水流的摩擦阻力,影响水流速度的大小,r代表水力半径,指水流截面积与湿周的比值,反映水流的流动能力,较大的水力半径表明水流较为集中,流速更高,s代表水流坡度,即单位长度内水位的降低程度,直接决定水流的势能和动力,是驱动水流运动的基本因素,通过结合地形和降雨条件,为模拟水流动态提供计算基础。
26、作为本专利技术的进一步方案,利用所述降雨影响模拟结果,通过对土壤侵蚀和地表径流进行模拟和计算,评估多个区域的抗侵蚀能力和侵蚀效果,生成土壤侵蚀模拟信息的步骤具体为:
27、s401:利用所述降雨影响模拟结果,根据土壤类型和坡度因素,评估水流对土壤的冲刷作用,分析多个区域土壤的侵蚀概率,生成冲刷作用计算数据;
28、s402:基于所述冲刷作用计算数据,对多种土壤类型进行侵蚀模拟,并计算侵蚀的深度、宽度和范围,生成侵蚀模拟数据本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种元胞自动机的地表二维演算方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的元胞自动机的地表二维演算方法,其特征在于,所述区域地形信息包括高程数据、坡度数据、地形结构特征,所述地表网格模型包括关键区域的网格尺寸信息、元胞分布参数、地形分辨率信息,所述降雨影响模拟结果包括降水量模拟数据、降水分布图、降水对地表的影响分析结果,所述土壤侵蚀模拟信息包括侵蚀位置图、侵蚀深度数据、侵蚀范围分析结果,所述地表状态预测信息包括地表变化趋势、环境变化场景分析数据、状态变化预测现象,所述地表二维演算结果包括地表形变预测结果、区域风险评估信息、灾害发生概率计算信息。
3.根据权利要求1所述的元胞自动机的地表二维演算方法,其特征在于,基于地形数据采集记录,对多个区域的地形数据进行分析,记录高程和坡度,并利用元胞自动机对地形数据进行处理,构建地形模型,得到区域地形信息的步骤具体为:
4.根据权利要求1所述的元胞自动机的地表二维演算方法,其特征在于,基于所述区域地形信息,识别模拟区域中的多个关键位置并调整元胞的大小和分布,优化多个关键位置的地形分辨率,生成
5.根据权利要求1所述的元胞自动机的地表二维演算方法,其特征在于,基于所述地表网格模型,采集目标区域的气象数据并进行降雨模拟,根据降水量和降水频率调整降雨模式参数,模拟降雨对地表的影响,生成降雨影响模拟结果的步骤具体为:
6.根据权利要求5所述的元胞自动机的地表二维演算方法,其特征在于,所述曼宁公式,按照公式:
7.根据权利要求1所述的元胞自动机的地表二维演算方法,其特征在于,利用所述降雨影响模拟结果,通过对土壤侵蚀和地表径流进行模拟和计算,评估多个区域的抗侵蚀能力和侵蚀效果,生成土壤侵蚀模拟信息的步骤具体为:
8.根据权利要求1所述的元胞自动机的地表二维演算方法,其特征在于,基于所述土壤侵蚀模拟信息,通过对土壤侵蚀与径流动态数据进行时间序列分析,评估多种环境变化场景下的地表状态,得到地表状态预测信息的步骤具体为:
9.根据权利要求8所述的元胞自动机的地表二维演算方法,其特征在于,所述多元线性回归分析方法,按照公式:
10.根据权利要求1所述的元胞自动机的地表二维演算方法,其特征在于,基于所述地表状态预测信息,通过评估多个地表区域的稳定性,预测地表形变事件,计算区域风险和灾害发生概率,生成地表二维演算结果的步骤具体为:
...【技术特征摘要】
1.一种元胞自动机的地表二维演算方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的元胞自动机的地表二维演算方法,其特征在于,所述区域地形信息包括高程数据、坡度数据、地形结构特征,所述地表网格模型包括关键区域的网格尺寸信息、元胞分布参数、地形分辨率信息,所述降雨影响模拟结果包括降水量模拟数据、降水分布图、降水对地表的影响分析结果,所述土壤侵蚀模拟信息包括侵蚀位置图、侵蚀深度数据、侵蚀范围分析结果,所述地表状态预测信息包括地表变化趋势、环境变化场景分析数据、状态变化预测现象,所述地表二维演算结果包括地表形变预测结果、区域风险评估信息、灾害发生概率计算信息。
3.根据权利要求1所述的元胞自动机的地表二维演算方法,其特征在于,基于地形数据采集记录,对多个区域的地形数据进行分析,记录高程和坡度,并利用元胞自动机对地形数据进行处理,构建地形模型,得到区域地形信息的步骤具体为:
4.根据权利要求1所述的元胞自动机的地表二维演算方法,其特征在于,基于所述区域地形信息,识别模拟区域中的多个关键位置并调整元胞的大小和分布,优化多个关键位置的地形分辨率,生成地表网格模型的步骤具体为:
5.根据权利要求1所述的元胞自...
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