基于GAMBIT的三维地形模型生成-论文.pdf

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1、第24卷第1期地质灾害与环境保护NO．12013年3月JournalofGeologicalHazardsandEnvironmentPreservation2013文章编号：1006—4362(2013)01—0061一O5基于GAMBIT的三维地形模型生成唐宏旭，朱静(成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，成都610059)摘要：为泥石流的模拟计算提供基础，以四川省龙池地区水打沟泥石流为例，研究利用实际等高线快速生成精度适当的三维地形模型的方法。此方法把ARCGIS和GAMBIT软件相结合，并用C语言编程完成两者间的格式转换。生成的模型可直接导人FLUENT

2、进行计算，也可用于其它二次开发软件中的计算。关键词：泥石流；ARCGIS；GAMBIT；C语言；三维地形模型中图分类号：P642．23文献标识码：A泥石流是山区常见的自然灾害，具有突发性、短律可寻。因此如何建立真实地形模型是CFD应用暂性的特点，其对城镇、交通、山区工矿、农业都造成的一个难点所在。过严重影响。我国山地、丘陵约占国土总面积的本文应用的实际地形为四川龙池地区的水打43，复杂地形地貌使我国成为世界上泥石流最为沟。模型建立的步骤大致为：经ARcGIS将等高线发育的国家之一l1]。泥石流体的运动过程是一系列地形转化为格网坐标数据，并在GAMBIT平台下的连续流动，流体介质

3、一般为泥沙、石块与水的混合用C语言编程，逐步实现了点、线、面、体的模型构体，其驱动力可视为重力。因此可将泥石流的数值建。模拟可以简化一相或两相的重力流。马宗源运用1数据预处理CFX软件模拟了泥石流中的Bingham型黏性泥石流，证明了应用计算流体动力学软件可以进行三维随着地理信息系统(GIS)技术的发展，ARCGIS泥石流流场的数值计算]。程雪玲等人对复杂地因其自身强大的数据处理功能得到了广泛地使用。形的网格生成技术进行了研究，利用GAMBIT软它在处理等高线、地形地物特征等方面有着明显的件的日志文件完成了地形数据转换，解决了计算复优势，可以快捷地进行3D分析，提取出等高线、坡

4、度、坡向、山体阴影、几何特征等要素l_5J。杂地形上羽流扩散的前处理问题。章博等人将三维地形模型建立需要地形的坐标(z，，z)数GIS数据转化为经纬度和海拔高度，再转化为坐标据，本文采用的方法是使用ARCGIS提取地形坐值(，，)，最后生成真实地形网格构建。标。近年来计算流体力学(CFD，computational以四川省龙池地区水打沟的1：10000等高线fluiddynamics)迅速发展，它运用数值计算的方法数据处理为例，首先用ARCGIS建立DEM(数字高对流体(包括气体)、热传导等物理现象进行数值模程模型)；其次，考虑地形图的测量精度(1：10000)拟，进而得到相关

5、的物理参数。建立计算模型是可从DEM中得到一幅2OM精度格网坐标数据组CFD的重要环节，通常来说CFD的计算模型都是成的地形图(图1)，最后，提取格网点的坐标(z，y，简单的规则体或者是规则体的叠加。对于真实地形z)数据。而言，它并不是规则的简单体，也没有明显的函数规收稿日期：2012—10—10改回日期：2013-01—25基金项目：地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室自主课题(SKIGP20118008)62地质灾害与环境保护2013正commandslelsecommands2endif循环语句：dopara⋯P’Fintii]cond(x)Eincrn]comman

6、dsEnddo宏命令语句]：开始：macrostartmaeroname执行：macrorunnamemacroname结束：macroend2．1格网点命名与创建从上述语句可知，点的命名关系到线的选点连接。ARCGIS已经提取出了矩形格网点的坐标(，，)，因此可以按简单的数组递增关系对地形的格图1ARCGIS格网点网点进行命名，之后按点名连接成线即可。命名格Fig．1ARCGISgridpoint式：Dn—m，n表示行数，m表示列数，如图2所示。D31D32D332数据处理●●●GAMBIT数据处理通常有两种方法：一种是D21D22D23GAMBIT通常按照点、线、面、体的顺

7、序逐次生成模●●●型，大区域的复杂地形，格网点往往较多，点数据逐一输入效率太低，且后续的线、面生成十分繁琐，工D11Dl2D13—●—●一●作量倍增；另一种是编写日志文件，它包含了在整个图2格网点命名示意图进程中要执行的全部命令，运行日志文件可快速地Fig．2Gridpointschemes完成点、线、面、体等复杂的输入操作，极大地提高了GAMBIT里，点创建的语法为vertexcreate工作效率，可见，日志文件的编写是快速建立地形模”vertexname”coordinatesXYZ，由