中國(guó)作為世界第一大農(nóng)業(yè)大國(guó),當(dāng)前我國(guó)的土壤侵蝕問題已嚴(yán)重制約了我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展�？茖W(xué)、有效地開展水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作,可掌握水土流失動(dòng)態(tài)變化情況。然而傳統(tǒng)的水土流失監(jiān)測(cè)手段需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力,因此,基于現(xiàn)有的土壤侵蝕相關(guān)領(lǐng)域的研究成果,利用前沿的3S技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等手段,實(shí)現(xiàn)一套功能完善的區(qū)域土壤侵蝕模型系統(tǒng)對(duì)于定量揭示土壤侵蝕的過程和機(jī)理顯得尤為重要,對(duì)進(jìn)一步指導(dǎo)水土保持建設(shè)的科學(xué)實(shí)施具有重要的意義。本文以劉寶元等學(xué)者提出的中國(guó)土壤流失方程(China Soil Erosion Equation,簡(jiǎn)稱CSLE)為理論基礎(chǔ),分析了土壤侵蝕的過程和機(jī)理,并基于用戶的需求,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套不依賴于任何商業(yè)軟件的區(qū)域土壤侵蝕模型系統(tǒng)。此外,以計(jì)算統(tǒng)一設(shè)備架構(gòu)(Compute Unified Device Architecture,簡(jiǎn)稱CUDA)為技術(shù)手段,分析了克里金插值算法的原理和流程,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套基于CUDA的并行克里金插值算法,并且將該算法與區(qū)域土壤侵蝕模型系統(tǒng)集成,在一定程度上提高了整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的效率。本文取得的主要研究成果可以概括如下:(1)根據(jù)...

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 土壤侵蝕模型研究現(xiàn)狀
        1.2.2 土壤侵蝕模型與空間插值
        1.2.3 存在的問題
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容與組織結(jié)構(gòu)
        1.3.1 研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 論文組織結(jié)構(gòu)
    1.4 本章小結(jié)
第二章 土壤侵蝕模型理論基礎(chǔ)
    2.1 土壤侵蝕模型概述
    2.2 中國(guó)土壤流失方程簡(jiǎn)介
    2.3 土壤侵蝕因子及侵蝕模數(shù)計(jì)算
        2.3.1 土壤侵蝕因子計(jì)算
            2.3.1.1 降雨侵蝕力因子R
            2.3.1.2 土壤可蝕性因子K
            2.3.1.3 坡長(zhǎng)因子L和坡度因子S
            2.3.1.4 植被覆蓋與生物措施因子B
            2.3.1.5 水土保持工程措施因子E
            2.3.1.6 耕作措施因子T
        2.3.2 土壤侵蝕模數(shù)計(jì)算
    2.4 克里金插值在中國(guó)土壤流失方程中的應(yīng)用
        2.4.1 克里金插值算法原理
            2.4.1.1 普通克里金插值基本原理
            2.4.1.2 變差函數(shù)的概念
            2.4.1.3 變差函數(shù)的理論模型
        2.4.2 克里金插值算法流程
    2.5 GPU并行計(jì)算技術(shù)
        2.5.1 并行計(jì)算技術(shù)簡(jiǎn)介
        2.5.2 GPU體系架構(gòu)
        2.5.3 CUDA編程模型
            2.5.3.1 主機(jī)與設(shè)備
            2.5.3.2 線程結(jié)構(gòu)
    2.6 本章小結(jié)
第三章 區(qū)域土壤侵蝕模型系統(tǒng)需求分析與設(shè)計(jì)
    3.1 系統(tǒng)需求分析
        3.1.1 系統(tǒng)功能需求
            3.1.1.1 用戶管理需求
            3.1.1.2 數(shù)據(jù)管理需求
            3.1.1.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理需求
            3.1.1.4 模型計(jì)算需求
            3.1.1.5 數(shù)據(jù)可視化需求
            3.1.1.6 日志管理需求
        3.1.2 系統(tǒng)非功能需求
            3.1.2.1 易操作性需求
            3.1.2.2 高穩(wěn)定性需求
            3.1.2.3 高安全性需求
            3.1.2.4 易維護(hù)性需求
            3.1.2.5 可擴(kuò)展性需求
        3.1.3 設(shè)計(jì)約束
    3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        3.2.1 系統(tǒng)環(huán)境設(shè)計(jì)
            3.2.1.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境
            3.2.1.2 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境
        3.2.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)
            3.2.2.1 數(shù)據(jù)訪問層
            3.2.2.2 業(yè)務(wù)邏輯層
            3.2.2.3 視圖層
        3.2.3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)
            3.2.3.1 用戶管理功能模塊
            3.2.3.2 數(shù)據(jù)管理功能模塊
            3.2.3.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理功能模塊
            3.2.3.4 模型計(jì)算功能模塊
            3.2.3.5 數(shù)據(jù)可視化功能模塊
            3.2.3.6 日志管理功能模塊
    3.3 本章小結(jié)
第四章 基于CUDA的克里金插值算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    4.1 克里金插值算法在土壤侵蝕模型中的應(yīng)用
    4.2 克里金插值算法的總體實(shí)現(xiàn)思路
        4.2.1 克里金插值算法流程
        4.2.2 克里金插值算法的串行實(shí)現(xiàn)
    4.3 克里金插值算法的并行實(shí)現(xiàn)
        4.3.1 基于OpenMP的普通克里金插值算法實(shí)現(xiàn)
        4.3.2 基于CUDA的普通克里金插值算法實(shí)現(xiàn)
        4.3.3 算法性能分析
            4.3.3.1 實(shí)驗(yàn)條件
            4.3.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
            4.3.3.3 算法性能分析
    4.4 結(jié)果驗(yàn)證
        4.4.1 實(shí)驗(yàn)區(qū)概況
        4.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    4.5 本章小結(jié)
第五章 區(qū)域土壤侵蝕模型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
    5.1 系統(tǒng)主界面
        5.1.1 標(biāo)題欄
        5.1.2 菜單欄
        5.1.3 工具欄
        5.1.4 工作顯示區(qū)
        5.1.5 狀態(tài)欄
    5.2 用戶管理功能
        5.2.1 用戶管理
        5.2.2 權(quán)限管理
    5.3 數(shù)據(jù)管理功能
        5.3.1 模型輸入?yún)?shù)管理
            5.3.1.1 區(qū)域邊界設(shè)置
            5.3.1.2 計(jì)算起止時(shí)間設(shè)置
            5.3.1.3 模型投影和幾何信息設(shè)置
        5.3.2 模型輸入地理要素管理
            5.3.2.1 模型動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)區(qū)域設(shè)置
            5.3.2.2 降雨數(shù)據(jù)管理
            5.3.2.3 土地利用數(shù)據(jù)管理
            5.3.2.4 土壤數(shù)據(jù)管理
            5.3.2.5 DEM數(shù)據(jù)管理
    5.4 數(shù)據(jù)預(yù)處理功能
        5.4.1 區(qū)域邊界數(shù)據(jù)預(yù)處理
        5.4.2 降雨數(shù)據(jù)預(yù)處理
        5.4.3 土地利用類型數(shù)據(jù)預(yù)處理
        5.4.4 土壤類型數(shù)據(jù)預(yù)處理
    5.5 模型計(jì)算功能
        5.5.1 土壤侵蝕因子計(jì)算
        5.5.2 土壤侵蝕模數(shù)計(jì)算
    5.6 數(shù)據(jù)可視化功能
        5.6.1 地圖數(shù)據(jù)可視化
        5.6.2 屬性數(shù)據(jù)可視化
    5.7 日志管理功能
    5.8 本章小節(jié)
第六章 系統(tǒng)測(cè)試
    6.1 系統(tǒng)測(cè)試
        6.1.1 測(cè)試目的
        6.1.2 測(cè)試環(huán)境
        6.1.3 測(cè)試流程
        6.1.4 軟件測(cè)試
            6.1.4.1 用戶管理功能測(cè)試
            6.1.4.2 數(shù)據(jù)管理功能測(cè)試
            6.1.4.3 數(shù)據(jù)預(yù)處理功能測(cè)試
            6.1.4.4 模型計(jì)算功能測(cè)試
            6.1.4.5 數(shù)據(jù)可視化功能測(cè)試
            6.1.4.6 日志管理功能測(cè)試
            6.1.4.7 系統(tǒng)性能測(cè)試
        6.1.5 測(cè)試結(jié)果分析
    6.2 本章小結(jié)
第七章 全文總結(jié)與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 研究中的不足與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間取得的研究成果



本文編號(hào)：3801918