04-实验原理

本实验的实验原理覆盖了《地理信息系统原理》、《数字测图》、《地理信息系统及其应用》、《GIS空间分析》、《数字高程模型分析》、《城市规划原理》、《规划辅助决策系统开发与应用》等多门本科生课程。

1、地理空间数据库实验原理

地理空间数据库是为了更好的管理和使用要素数据，按照一定的模型和规则组合起来的地理数据集。因地形曲面是连续变化的，不可能测量无穷的点，需要用有限的点来表示无限的连续变化曲面，实现地表重建。主要包括地形图数字化、航空-遥感影像提取、野外实测以及既有DEM转换等方法获取。构建研究区地形、环境、资源、人文等要素图层的空间数据库，为洪水淹没过程与辅助规划虚拟仿真实验提供数据基础。

2、数字高程模型构建实验原理

数字高程模型（DigitalElevation Model，简称DEM），是在二维空间上对三维地形表面的描述。构建DEM的整体思路是首先在二维平面上对研究区域进行格网划分（格网大小取决于DEM的应用目的），形成覆盖整个区域的格网空间结构，然后利用分布在格网点周围的地形采样点内插计算格网点的高程值，最后按一定的格式输出，形成该地区的格网DEM。DEM构建主要包括基于规则或不规则采样点、基于等高线分布和基于不规则三角网（TIN）转换等方式。

3、洪水淹没过程虚拟场景建模实验原理

洪水淹没分析是DEM地形分析的重要内容之一，主要按是否考虑水流流动连通性，通常分无源淹没和有源淹没两种情况。无源淹没是指凡是高程值低于给定水位的点，都计入淹没区，相当于整个区域大面积均匀降水的情形，所有低洼处都可能积水成灾。有源淹没则不但要求考虑水位高于地形的情况，还需要考虑水流的流动连续性，及洪水只淹没它能流到的地方，与水源不连通的低洼地不构成淹没。无源淹没只需逐个扫描地形网格，统计所有水位高于地形的区域即可，假设从流域的出水口开始，流域内的水位从出水口开始逐步上升，并计算出流域内被淹没区域的面积，为辅助规划决策提供依据。

4、辅助规划模拟分析原理

要求学生在掌握总规、控规基本流程，基于规划辅助决策系统的报批过程基础上。鼓励学生在实验中加入研究性内容，充分发挥主观能动性和个人创造力，做出有突破性的科学实验。从相关数据的收集、处理、数据库基础上，借助于规划辅助决策系统的三维分析和服务功能，利用三维仿真模型实现真正意义上的辅助规划决策分析，使学生能够较熟练地应用空间信息技术，解决规划设计中较复杂的问题。