基于gis的风场模拟

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1、基于GIS的风场模拟摘要：提出了一种基于GIS的山地风速模拟的方法。该方法以实际气象台站的观测数据为基础，将其订正到海拔3300m处，并进行克里金插值，以此作为背景风速。参照DEM数据，考虑风速受不同地形的影响，最终得到不同山地地形条件下近地面风速场。结果表明该方法模拟得到的风速场具有较好的精度，能够满足生产应用要求。关键词：风场模拟;GIS;克里金插值中图分类号：P208文献标识码:A文章编号:1674-9944(2015)04-0028-031引言森林防火是我国的一项重要的工程。我国的西南地区有着丰富的森林资源

2、和野生动物资源，其中含有大面积的原始森林。作为西南地区省份之一的云南有着丰富的动植物资源，也是每年森林火灾多发省份。目前我国的森林防火作业主要是通过气象遥感卫星影像对火点进行目视解译，对已经确认的火灾则通过人基于GIS的风场模拟摘要：提出了一种基于GIS的山地风速模拟的方法。该方法以实际气象台站的观测数据为基础，将其订正到海拔3300m处，并进行克里金插值，以此作为背景风速。参照DEM数据，考虑风速受不同地形的影响，最终得到不同山地地形条件下近地面风速场。结果表明该方法模拟得到的风速场具有较好的精度，能够满足生产应

3、用要求。关键词：风场模拟;GIS;克里金插值中图分类号：P208文献标识码:A文章编号:1674-9944(2015)04-0028-031引言森林防火是我国的一项重要的工程。我国的西南地区有着丰富的森林资源和野生动物资源，其中含有大面积的原始森林。作为西南地区省份之一的云南有着丰富的动植物资源，也是每年森林火灾多发省份。目前我国的森林防火作业主要是通过气象遥感卫星影像对火点进行目视解译，对已经确认的火灾则通过人工、直升机洒水和建造隔离带的方式进行扑救作业。充分了解火势的蔓延能够充分发挥现有的资源利用效率。因此，对

4、火灾蔓延趋势的预测对于火灾扑救工作具有重要的意义。火灾蔓延受地表覆盖物类型、地形和当地的气候条件影响，主要包括：风速、风向、气温、降水。其中风速和风向是影响火势蔓延发展的两个重要因素。本文将对风速这一重要因素进行研宄，以根据现有气象台站的实时观测数据模拟出大范围山地地区的风速分布，为预测火势蔓延趋势提供依据，便于林火监测与扑救部门制定扑救策略与资源配给方案，达到有效利用现有资源和有效控制火势的目的。2研究区与数据普洱市地处云南省西南部，位于北纬22°02'〜24°50'、东经99°09102019'之间，东与红河、

5、玉溪毗邻，南与西双版纳，西北与临沧相连，北面有大理、楚雄州。东南与越南和老挝接壤，西南有缅甸（图1）。普湃市境内地形起伏，境内山地面积占总面积的98.3%。普洱市地处北回归线附近，受地形、海拔的影响，境内垂直气候变化明显。普洱市海拔高度在376〜3306m之间。本文使用的数据有普洱市数字高程模型（空间分辨率90m），普洱市县级气象台站2011〜2013年气象观测数据图1普洱市地理位置示意3研究方法3.1研宄现状风速的空间分布模拟目前没有一个公认的模型可以使用。风速受地形和气候环境的影响非常明显。不同地形、不同海拔高

6、度的风速存在很大的差异，在高海拔的山地地区，同样海拔不同海拔高度的风速也存在较大差异。邓湘雯[1]等通过风洞试验的方法研究了迎风面防火林带的风速空间分布，该实验为相关风速分布研究提供了参考，但该方法不适于实际应用。史同广[2]等提出了一种使用GIS技术的季风风速空间分布模拟方法，该方法计算简单，能够应用于实际生产，但是其模拟精度有待于检验和提高，且其模拟方法对于我国西南地区多山地地形的适用性还有待于检验。此外，MACHRERY[3],JACKS0NPS[4],YIAHAKF[5]等20世纪70年代提出了各自的基于不

7、同地形上的气象模拟模型。傅抱璞[6]在南京方山的实地观测发现孤立小山上的近地面风速分布规律是山顶最大，迎风面的山坡中段次之，背风坡的底部风速最小。基于上述理论与规律并利用现有气象台站的观测数据，本文提出一种基于GIS技术的风速空间分布模拟方法。以普湃市为实验区，对该风速模拟结果进行验证与精度评价。充分考虑普洱市的实际地形与气候条件，对普洱市的风速空间分布进行模拟。3.2模拟方法3.2.1模拟环境设定由于风速的影响因素众多，本文只讨论在大气主风向前提条件下，地表风速受地形的影响，而忽略其他众多次要因素。其次，普洱市受

8、季风影响较明显，为了更好地验证本研究模拟方法的可靠性，本文以普湃市冬季（其大气结构稳定，突变情况较少）县级气象台站的实际观测风速数据为基础，对普洱市方位内的风速空间分布进行模拟。3.2.2模拟思路首先，对气象观测台站（县级站）的风速观测数据进行筛选，包括：剔除空值和异常值，对数据进行统计与求平局，最终生成冬季风速的平均值数据。由于普洱市的最高海拔为3313m