CN116776649B - 基于元胞自动机的碎屑流模拟方法、系统、设备及介质 - Google Patents
基于元胞自动机的碎屑流模拟方法、系统、设备及介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116776649B CN116776649B CN202311054462.7A CN202311054462A CN116776649B CN 116776649 B CN116776649 B CN 116776649B CN 202311054462 A CN202311054462 A CN 202311054462A CN 116776649 B CN116776649 B CN 116776649B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- debris
- cell
- cells
- representing
- flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 title claims abstract description 46
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 31
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000002493 climbing effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000009194 climbing Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 31
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 15
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 9
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 7
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 208000025865 Ulcer Diseases 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明公开一种基于元胞自动机的碎屑流模拟方法、系统、设备及介质，涉及泥石流模拟技术领域，该方法包括：对待模拟地区两个时期的数字高程模型做差分处理，根据差分处理结果确定初始滑坡范围；将所述初始滑坡范围输入元胞自动机模型，得到每次迭代后输出的碎屑流出量和碎屑流高度；所述元胞自动机模型中，采用差值最小化算法反应碎屑的流动方向和堆积高度，采用爬升效应算法反应碎屑的爬升过程；根据每次迭代后输出的碎屑流出量和碎屑流高度，模拟所述待模拟地区的碎屑流运动全过程。本发明仅需高程数据即可实现碎屑流模拟，提高了碎屑流模拟效率。
Description
技术领域
本发明涉及泥石流模拟技术领域，特别是涉及一种基于元胞自动机的碎屑流模拟方法、系统、设备及介质。
背景技术
高山峡谷地貌和强烈的地质构造活动导致滑坡灾害频繁发生，而滑坡又极易引发一系列次生灾害，形成滑坡-碎屑流-堵江-溃决洪水灾害链，对下游村镇居民的生命财产安全构成严重的威胁。目前常规的地质监测技术无法对地势险峻的地区进行有效检测，导致常规碎屑流数值模拟软件所需的参数难以获取，无法进行有效模拟。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于元胞自动机的碎屑流模拟方法、系统、设备及介质，仅需高程数据即可实现碎屑流模拟，提高了碎屑流模拟效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于元胞自动机的碎屑流模拟方法，包括：
对待模拟地区两个时期的数字高程模型做差分处理，根据差分处理结果确定初始滑坡范围；
将所述初始滑坡范围输入元胞自动机模型，得到每次迭代后输出的碎屑流出量和碎屑流高度；所述元胞自动机模型中，采用差值最小化算法反应碎屑的流动方向和堆积高度，采用爬升效应算法反应碎屑的爬升过程；
根据每次迭代后输出的碎屑流出量和碎屑流高度，模拟所述待模拟地区的碎屑流运动全过程。
本发明还公开了一种基于元胞自动机的碎屑流模拟系统，包括：
初始滑坡范围确定模块，用于对待模拟地区两个时期的数字高程模型做差分处理，根据差分处理结果确定初始滑坡范围；
碎屑流出量和碎屑流高度确定模块，用于将所述初始滑坡范围输入元胞自动机模型，得到每次迭代后输出的碎屑流出量和碎屑流高度；所述元胞自动机模型中，采用差值最小化算法反应碎屑的流动方向和堆积高度，采用爬升效应算法反应碎屑的爬升过程；
碎屑流模拟模块，用于根据每次迭代后输出的碎屑流出量和碎屑流高度，模拟所述待模拟地区的碎屑流运动全过程。
本发明还公开了一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行根据所述的元胞自动机的碎屑流模拟方法。
本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的元胞自动机的碎屑流模拟方法。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明仅需高程数据，降低了参数需求难度，采用元胞自动机模型确定碎屑流出量和碎屑流高度，从而实现碎屑流模拟，算法简单，提高了碎屑流模拟效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于元胞自动机的碎屑流模拟方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供的差值最小化算法流程示意图；
图3为本发明实施例提供的第5秒碎屑流模拟结果部分示意图；
图4为本发明实施例提供的第10秒碎屑流模拟结果部分示意图；
图5为本发明实施例提供的第20秒碎屑流模拟结果部分示意图；
图6为本发明实施例提供的第30秒碎屑流模拟结果部分示意图；
图7为本发明实施例提供的一种基于元胞自动机的碎屑流模拟系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种基于元胞自动机的碎屑流模拟方法、系统、设备及介质，仅需高程数据即可实现碎屑流模拟，提高了碎屑流模拟效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例提供的一种基于元胞自动机的碎屑流模拟方法，具体包括如下步骤。
步骤101：对待模拟地区两个时期的数字高程模型做差分处理，根据差分处理结果确定初始滑坡范围。
步骤102：将所述初始滑坡范围输入元胞自动机模型，得到每次迭代后输出的碎屑流出量和碎屑流高度；所述元胞自动机模型中，采用差值最小化算法反应碎屑的流动方向和堆积高度，采用爬升效应算法反应碎屑的爬升过程。
步骤103：根据每次迭代后输出的碎屑流出量和碎屑流高度，模拟所述待模拟地区的碎屑流运动全过程。
本实施例采用的数字高程模型是由中国自然资源部国土卫星遥感应用中心提供的资源三号遥感影像通过立体像对构建方法生成的，空间分辨率为10m×10m（一个像素的尺寸），高程中误差为5m。
其中，步骤101中两个时期的数字高程模型分别指2017年的数字高程模型和2020年的数字高程模型。
元胞自动机模型的输入数据包括地形和碎屑流物源的高程。本实施例获得的数字高程数据的分辨率为10m×10m，因此元胞边长设置10m，以使元胞边长与数字高程数据的分辨率相契合。
所述元胞自动机模型表示为：
SCIDDICA=（R,X,Q,P,σ）；
其中，SCIDDICA表示所述元胞自动机（Cellular Automata，CA）模型，R为元胞集合，所述元胞集合为将待模拟地区划分为多个元胞（单元格）构成的集合，X表示元胞领域，Q表示状态集合，P表示全局参数集合，σ表示转换函数集合。
所述状态集合包含碎屑流运动过程模拟中需要考虑的所有子状态，所述状态集合中所有子状态包括元胞的地形高程、元胞包含碎屑流高度/>、元胞所具有的能量/>和元胞中碎屑流出量/>。
所述全局参数集合包括元胞的边长、一次迭代对应时间/>和碎屑流摩擦角/>。其中，/>为10m，/>为0.05s，/>为7°。
转换函数集合σ，根据对碎屑流的运动过程分析将其分解为2个基本过程，对应2个转换函数，分别为碎屑流出量计算函数以及碎屑流高度与能量更新函数。
其中，步骤101具体包括：
对待模拟地区两个时期的数字高程模型做差分处理，将高程变化大于10m的区域划分为所述初始滑坡范围（滑动体）。
其中，步骤102中，差值最小化算法可以反映碎屑流动方向与堆积高度计算，差值最小化算法是基于流体静力平衡原理的一种简单有效的经验算法，即要使得系统达到最大平衡状态，流体的相邻高差应该最小。
设一个元胞邻域内的9个元胞用图2所示的0~9来表示索引号，具体计算公式如下：
；
其中，average表示平均值，表示待分配的中心元胞碎屑高度，/>表示第i个元胞的高度，/>，/>代表集合A的基数。
碎屑高度初始化是由两期高程差分得到，而后通过差值最小化算法进行计算得到其他元胞碎屑高度的分布，每次迭代时通过差值最小化算法更新元胞碎屑的高度。
元胞高度是该单元原有地形高度加上碎屑高度的总高度。
图2是一个差值最小化算法的示例，其中每个元胞的左上角数字为元胞索引号，中间数字为当前高度，右上角为碎屑高度。例如中心元胞0，原有高程为20m，其上积有10m的碎屑物。图2中，表示被剔除的元胞。基于图2给出的示例，差值最小化算法过程包括：
第一步计算时，判断出q(0)>17.3，q(2)>17.3，q(6)>17.3，q(7)>17.3，q(8)>17.3，因此剔除第0、2、6、7和8个元胞。
第二步计算时，判断出q(3)>13.5，因此剔除第3个元胞。
第三步计算时，判断出没有比13更小的当前高度，因此无元胞剔除。此时，f(1)=13-7=6，f(4)=13-12=1，f(5)=13-10=3，f(0)=f(2)=f(3)=f(6)=f(7)=f(8)=0，其中f(i)表示流入量，i表示索引值，i取值范围为0~8。
爬升效应算法可以反映碎屑运动过程中越过地形障碍和流动上坡的能力，能更准确地还原现实中碎屑的惯性作用所导致的爬坡现象。
一个元胞中碎屑的势能由下式计算：
；
其中，表示一个元胞中碎屑的势能，m表示一个元胞中碎屑的质量，g表示重力加速度，h为通过数字高程模型差值获得的高程，/>为碎屑密度，S为面积，S=10/>10m2。
爬升效应算法通过元胞的势能反映碎屑运动过程中越过地形障碍和流动上坡的能力，即基于元胞的势能进行能量更新。
碎屑流出量计算函数用来计算中心元胞向邻域8个元胞流出的碎屑流量，用高度表示，参与运算的子状态及全局参数用笛卡尔乘积表示如下：
；
其中，表示所述碎屑流出量计算函数，/>表示一个元胞邻域内9个元胞的地形高程值，/>表示一个元胞邻域内9个元胞的碎屑高度，/>表示一个元胞的元胞能量（根据高度变化获取的重力势能），/>表示碎屑流摩擦角，/>表示一个元胞邻域内中心元胞向领域8个元胞流出的碎屑流出量。
所述碎屑流高度与能量更新函数表示为：
；
其中，表示所述碎屑流高度与能量更新函数，/>表示一个元胞邻域内9个元胞的能量，/>表示一个元胞邻域内9个元胞的碎屑高度，/>表示元胞能量，/>表示元胞包含碎屑流高度，/>表示一个元胞邻域内中心元胞向领域8个元胞流出的碎屑流出量。
滑坡碎屑高度的更新值是通过计算碎屑高度的变化而获得的，而碎屑高度的变化是由于碎屑流出和流入中心元胞而引起的，其计算如下：
。
其中，表示中心元胞更新前的碎屑高度，/>表示第i个元胞流向第0个元胞的碎屑高度，/>表示第0个元胞流向第i个元胞的碎屑高度。
能量的更新值为是通过计算由于中心元胞的流出和流入引起的能量变化而获得的。需要注意的是，在计算过程中，能量全部是参考中心元胞的高度。由前文已知元胞能量/>，/>，根据中心元胞/>的前后变化可以推导出新的能量：
。
其中，r为中间参数，表示中心元胞更新前的元胞能量，/>表示第i个胞更新前的碎屑高度，/>表示第i个胞更新前的元胞能量。
每次迭代过程是对各元胞的碎屑流出量和碎屑流高度进行更新的过程。
本发明基于元胞自动机模型，将碎屑流的运动简化为两个基本步骤，仅需高程数据即可完成对色东普沟滑坡碎屑流的堆积分布过程进行了模拟，通过模拟碎屑流的形成和运动过程，可以为设定地区的地质灾害预防提供理论依据和技术手段，同时对于设定地区的土地利用、城市规划等方面的决策也有一定的指导作用。
下面以具体示例说明本发明一种基于元胞自动机的碎屑流模拟方法。
本示例构建的碎屑流CA模型共运行了8000步，根据历史资料记载此次色东普沟冰崩滑坡引发的碎屑流共持续了近400s，因此推算出CA模型的1步迭代约等于0.05s。CA模型在模拟过程中数据运算存储在二维数组中，然后通过ArcGIS对不同时间步下的数据进行色带填充生成碎屑流运动堆积演化过程图，最后叠加滑坡发生前的2016年12月10日哨兵2号10m分辨率的遥感影像作为底图以便识别，模拟结果如图3-图6所示。
从图3-图6所示结果中可以看到，图3中，在0~5s内，三个滑动体崩塌后形成的碎屑撞击融合并快速向四周扩散，相较崩塌前出现了大范围的碎屑覆盖区域，此时最大堆积高度是83m。由于滑源区至碎屑流的最前沿高差达到1300m以上，地势北高南低，地形过于陡峭坡度较大利于碎屑流的加速运动，因此碎屑流运动至t=5s时，其向前运动的距离已经达到了1.4km。在5~10s内，由于偏南部地势较低，碎屑从高处向低处滑落堆积，西北方位弧形区域已全部堆积到西南方位。图4中，在t=10s时，最大高度已经堆积至70m。而后碎屑流运动至拐弯地区改变了运动轨迹，开始向西南方向发生偏转。图5中，在t=20s时，大部分滑动体已从滑源区离开。此外，以前进方向为参考，碎屑流的右前缘相对于左前缘受到地形起伏产生的阻力，其汇入主沟道的速度较慢，而左前缘继续向地势低处运动，其最前沿距滑源区水平距离已达3.3km。同时可以发现此时滑源区的滑动体与北部的碎屑已经堆积至地势较低处，其堆积的最高高度是61m。图6中，在20~30s内，随着后方碎屑的冲击推动，原地势较低处堆积的碎屑逐渐流动向前方地势更低处。通过遥感影像观察到此处有一个形似椭圆状的坑，高程由周围向内逐渐降低，因此容易发生碎屑的堆积。后方的碎屑先流动至坑内使其总高程与周围接近，以便其他碎屑能够持续流动通过此处，而后椭圆坑处的碎屑再缓慢向下流动。在30~50s内，碎屑流的右前缘与左侧碎屑流汇聚，并在沿途的局部地势低洼处产生小范围堆积。在t=50s时，碎屑流最前沿已经运动至将主沟道分为两个侧沟道的坡体处，而椭圆坑后方的碎屑基本全部流通过去，此时椭圆坑处的最大堆积高度达54m。在50~65s内，椭圆坑处流出较多堆积的碎屑，沿着主沟道产生新的堆积分布，并且产生一条新的碎屑支流。而碎屑流的最前沿已运动至主沟道中间坡体的后方，绕开了坡体的阻挡区域，运动距离已达6.9km。在65~100s内，由于主沟道中间坡体的阻挡对碎屑流的运动造成较大阻力，导致碎屑流的运动速度降低，后方碎屑沿着沟道发生堆积，最大堆积高度达49m。同时，右侧新生的支流也运动至中间坡体处，并从右侧沟道向下运动。在t=150s时，右侧支流绕过坡体与左侧碎屑流汇聚，导致了坡体下方碎屑流发生一定程度的堆积，碎屑流高度增加。而最前沿的碎屑流已运动至色东普沟的沟口处，其运动距离已达9.6km。此时可以注意到，椭圆坑处堆积的碎屑已经流出大部分，仅剩部分停留在坑中无法流出。在150~200s内，由于前方碎屑流的持续流动，堆积在主沟道的碎屑逐渐向下流动，从坡体拐弯处向下沿沟道堆积。在250~300s内，主沟道坡体两侧及后方的碎屑基本全部流出，仅剩小部分残留在地势坑洼处无法流通。但由于最前沿部分已在沟口处开始堆积，导致后方碎屑流运动缓慢并在主沟道下方开始减速堆积。在t=400s时，碎屑流的运动结束，沟口处的碎屑已被后方碎屑挤压流动至对岸，碎屑运动距离长达10.3km。最终碎屑呈扇形堆积堵住河道，其堆积形态与历史遥感影像吻合。
实施例2
如图7所示，本实施例提供的一种基于元胞自动机的碎屑流模拟系统，包括：
初始滑坡范围确定模块201，用于对待模拟地区两个时期的数字高程模型做差分处理，根据差分处理结果确定初始滑坡范围。
碎屑流出量和碎屑流高度确定模块202，用于将所述初始滑坡范围输入元胞自动机模型，得到每次迭代后输出的碎屑流出量和碎屑流高度；所述元胞自动机模型中，采用差值最小化算法反应碎屑的流动方向和堆积高度，采用爬升效应算法反应碎屑的爬升过程。
碎屑流模拟模块203，用于根据每次迭代后输出的碎屑流出量和碎屑流高度，模拟所述待模拟地区的碎屑流运动全过程。
实施例3
本实施例提供了一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行根据实施例1所述的元胞自动机的碎屑流模拟方法。
本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现实施例1所述的元胞自动机的碎屑流模拟方法。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (5)
1.一种基于元胞自动机的碎屑流模拟方法，其特征在于，包括：
对待模拟地区两个时期的数字高程模型做差分处理，根据差分处理结果确定初始滑坡范围；
将所述初始滑坡范围输入元胞自动机模型，得到每次迭代后输出的碎屑流出量和碎屑流高度；所述元胞自动机模型中，采用差值最小化算法反应碎屑的流动方向和堆积高度，采用爬升效应算法反应碎屑的爬升过程；
根据每次迭代后输出的碎屑流出量和碎屑流高度，模拟所述待模拟地区的碎屑流运动全过程；
所述元胞自动机模型表示为：
SCIDDICA=（R,X,Q,P,σ）；
其中，SCIDDICA表示所述元胞自动机模型，R为元胞集合，所述元胞集合为将待模拟地区划分为多个元胞构成的集合，X表示元胞领域，Q表示状态集合，P表示全局参数集合，σ表示转换函数集合；
所述状态集合中所有子状态包括元胞的地形高程、元胞包含碎屑流高度、元胞所具有的能量和元胞中碎屑流出量；
所述全局参数集合包括元胞的边长、一次迭代对应时间/>和碎屑流摩擦角/>；其中，为10m，/>为0.05s，/>为7°；
转换函数集合，根据对碎屑流的运动过程分析将碎屑流的运动过程分解为2个基本过程，对应2个转换函数，分别为碎屑流出量计算函数以及碎屑流高度与能量更新函数；
碎屑流出量计算函数用来计算中心元胞向邻域8个元胞流出的碎屑流量，用高度表示，参与运算的子状态及全局参数用笛卡尔乘积表示如下：
；
其中，表示所述碎屑流出量计算函数，/>表示一个元胞邻域内9个元胞的地形高程值，表示一个元胞邻域内9个元胞的碎屑高度，/>表示一个元胞的元胞能量，/>表示碎屑流摩擦角，/>表示一个元胞邻域内中心元胞向领域8个元胞流出的碎屑流出量；
所述碎屑流高度与能量更新函数表示为：
；
其中，表示所述碎屑流高度与能量更新函数，/>表示一个元胞邻域内9个元胞的能量，/>表示一个元胞邻域内9个元胞的碎屑高度，/>表示元胞能量，/>表示元胞包含碎屑流高度，/>表示一个元胞邻域内中心元胞向领域8个元胞流出的碎屑流出量。
2.根据权利要求1所述的基于元胞自动机的碎屑流模拟方法，其特征在于，对待模拟地区两个时期的数字高程模型做差分处理，根据差分处理结果确定初始滑坡范围，具体包括：
对待模拟地区两个时期的数字高程模型做差分处理，将高程变化大于10m的区域划分为所述初始滑坡范围。
3.一种基于元胞自动机的碎屑流模拟系统，其特征在于，包括：
初始滑坡范围确定模块，用于对待模拟地区两个时期的数字高程模型做差分处理，根据差分处理结果确定初始滑坡范围；
碎屑流出量和碎屑流高度确定模块，用于将所述初始滑坡范围输入元胞自动机模型，得到每次迭代后输出的碎屑流出量和碎屑流高度；所述元胞自动机模型中，采用差值最小化算法反应碎屑的流动方向和堆积高度，采用爬升效应算法反应碎屑的爬升过程；
碎屑流模拟模块，用于根据每次迭代后输出的碎屑流出量和碎屑流高度，模拟所述待模拟地区的碎屑流运动全过程；
所述元胞自动机模型表示为：
SCIDDICA=（R,X,Q,P,σ）；
其中，SCIDDICA表示所述元胞自动机模型，R为元胞集合，所述元胞集合为将待模拟地区划分为多个元胞构成的集合，X表示元胞领域，Q表示状态集合，P表示全局参数集合，σ表示转换函数集合；
所述状态集合中所有子状态包括元胞的地形高程、元胞包含碎屑流高度、元胞所具有的能量和元胞中碎屑流出量；
所述全局参数集合包括元胞的边长、一次迭代对应时间/>和碎屑流摩擦角/>；其中，为10m，/>为0.05s，/>为7°；
转换函数集合，根据对碎屑流的运动过程分析将碎屑流的运动过程分解为2个基本过程，对应2个转换函数，分别为碎屑流出量计算函数以及碎屑流高度与能量更新函数；
碎屑流出量计算函数用来计算中心元胞向邻域8个元胞流出的碎屑流量，用高度表示，参与运算的子状态及全局参数用笛卡尔乘积表示如下：
；
其中，表示所述碎屑流出量计算函数，/>表示一个元胞邻域内9个元胞的地形高程值，表示一个元胞邻域内9个元胞的碎屑高度，/>表示一个元胞的元胞能量，/>表示碎屑流摩擦角，/>表示一个元胞邻域内中心元胞向领域8个元胞流出的碎屑流出量；
所述碎屑流高度与能量更新函数表示为：
；
其中，表示所述碎屑流高度与能量更新函数，/>表示一个元胞邻域内9个元胞的能量，/>表示一个元胞邻域内9个元胞的碎屑高度，/>表示元胞能量，/>表示元胞包含碎屑流高度，/>表示一个元胞邻域内中心元胞向领域8个元胞流出的碎屑流出量。
4.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行根据权利要求1至2中任一项所述的元胞自动机的碎屑流模拟方法。
5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至2中任一项所述的元胞自动机的碎屑流模拟方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311054462.7A CN116776649B (zh) | 2023-08-22 | 2023-08-22 | 基于元胞自动机的碎屑流模拟方法、系统、设备及介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311054462.7A CN116776649B (zh) | 2023-08-22 | 2023-08-22 | 基于元胞自动机的碎屑流模拟方法、系统、设备及介质 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116776649A CN116776649A (zh) | 2023-09-19 |
| CN116776649B true CN116776649B (zh) | 2023-11-10 |
Family
ID=87991619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311054462.7A Active CN116776649B (zh) | 2023-08-22 | 2023-08-22 | 基于元胞自动机的碎屑流模拟方法、系统、设备及介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116776649B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103544390A (zh) * | 2013-10-18 | 2014-01-29 | 西南交通大学 | 基于元胞自动机的溃决洪水快速演进模拟分析方法 |
| CN109325250A (zh) * | 2018-07-26 | 2019-02-12 | 四川大学 | 一种高速滑坡-碎屑流运动侵蚀效应的数值模拟方法及系统 |
| CN114330812A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-04-12 | 西北大学 | 基于机器学习的滑坡灾害风险评估方法 |
| CN114611188A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-06-10 | 生态环境部卫星环境应用中心 | 基于元胞自动机的尾矿库溃坝泄漏模拟分析方法及系统 |
| CN115952753A (zh) * | 2023-03-14 | 2023-04-11 | 中国测绘科学研究院 | 一种ca与lbm结合的碎屑流模拟方法、系统及设备 |
| CN116305731A (zh) * | 2022-11-28 | 2023-06-23 | 西安理工大学 | 基于元胞自动机原理的土石坝溃决分析方法 |
-
2023
- 2023-08-22 CN CN202311054462.7A patent/CN116776649B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103544390A (zh) * | 2013-10-18 | 2014-01-29 | 西南交通大学 | 基于元胞自动机的溃决洪水快速演进模拟分析方法 |
| CN109325250A (zh) * | 2018-07-26 | 2019-02-12 | 四川大学 | 一种高速滑坡-碎屑流运动侵蚀效应的数值模拟方法及系统 |
| CN114330812A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-04-12 | 西北大学 | 基于机器学习的滑坡灾害风险评估方法 |
| CN114611188A (zh) * | 2022-03-09 | 2022-06-10 | 生态环境部卫星环境应用中心 | 基于元胞自动机的尾矿库溃坝泄漏模拟分析方法及系统 |
| CN116305731A (zh) * | 2022-11-28 | 2023-06-23 | 西安理工大学 | 基于元胞自动机原理的土石坝溃决分析方法 |
| CN115952753A (zh) * | 2023-03-14 | 2023-04-11 | 中国测绘科学研究院 | 一种ca与lbm结合的碎屑流模拟方法、系统及设备 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| First simulations of the Sarno debris flows through Cellular Automata modelling;Donato D’Ambrosio et.al;《Geomorphology》;第91-117页 * |
| Simulations of Debris/Mud Flows Invading Urban Areas: A Cellular Automata Approach with SCIDDICA;Lupiano Valeria et.al;《International Conference on Cellular Automata》;第1-12页 * |
| 基于神经网络和元胞自动机的滑坡运动过程模拟研究;黎华;闵祥强;付俊;李方;黄海峰;;武汉理工大学学报(01);第1-6页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116776649A (zh) | 2023-09-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Costabile et al. | Enhancing river model set-up for 2-D dynamic flood modelling | |
| Schwanghart et al. | Flow network derivation from a high resolution DEM in a low relief, agrarian landscape | |
| CN108921944B (zh) | 一种基于动态沟道的水文响应单元出流过程的计算方法 | |
| CN111177875A (zh) | 一种河道整治方案模拟与优化方法 | |
| Evangelista et al. | Simulation of dam-break waves on movable beds using a multi-stage centered scheme | |
| Shen et al. | Integration of 2-D hydraulic model and high-resolution lidar-derived DEM for floodplain flow modeling | |
| Zhu et al. | An effective depression filling algorithm for DEM-based 2-D surface flow modelling | |
| CN111737871B (zh) | 一种结合岩土材料特性的落石轨迹三维预测分析方法 | |
| CN108021780A (zh) | 一种基于无规则非结构网格模型的山洪动态仿真方法 | |
| US11443435B2 (en) | Watershed segmentation in civil engineering | |
| CN112464479A (zh) | 一种基于gocad的三维成矿预测方法及系统 | |
| Xing et al. | Improving the performance of city-scale hydrodynamic flood modelling through a GIS-based DEM correction method | |
| CN116776649B (zh) | 基于元胞自动机的碎屑流模拟方法、系统、设备及介质 | |
| US11675939B2 (en) | Polyline contributor in civil engineering | |
| CN117195603B (zh) | 基于高分辨率遥感要素的洪涝灾害推演方法、设备及介质 | |
| KR20200005271A (ko) | 해안도시지역 내 범람 모의방법 및 그를 위한 컴퓨터 프로그램 | |
| Soliman | Numerical study of irregular wave overtopping and overflow | |
| KR20140093830A (ko) | 3차원 가상현실을 이용한 하천의 홍수피해 유체시뮬레이션 시스템 및 방법 | |
| CN114840896B (zh) | 一种基于城市道路bim的内涝积水模拟分析方法 | |
| Fukui et al. | Subgrid-scale modeling of tsunami inundation in coastal urban areas | |
| Peng et al. | Key technologies for an urban overland flow simulation system to support what-if analysis | |
| Shamaoma et al. | Extraction of flood-modelling related base-data from multi-source remote sensing imagery | |
| Tennakoon | Parameterisation of 2D hydrodynamic models and flood hazard mapping for Naga city, Philippines | |
| CN105740812A (zh) | 一种基于数字表面模型的城市汇水区提取方法 | |
| Gao et al. | PyVF: A python program for extracting vertical features from LiDAR-DEMs |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |