基于实景植被空间分布粗糙度的精细风场模拟方法技术

本发明专利技术涉及一种基于实景植被空间分布粗糙度的精细风场模拟方法。包括：选用不同地形边界层进行模拟分析，分别有灌木、草地、树状物和岩石等植被覆盖的地形，在采用粗糙度长度分为四个等级进行模拟实验，进行对比分析实验，选出每一种植被所适合的粗糙度参考值，以及最适合的模式参数优化方案。本发明专利技术所述CFD（计算流体力学）风场模拟的下垫面粗糙度精细化方法，可以克服现有技术模拟风场精度不高、准确性差等缺陷，大大降低了对计算机软硬件的要求，并且对于各种条件下的地形模型更具有适用性，准确性。

A fine wind field simulation method based on the spatial distribution roughness of real vegetation

The present invention relates to a fine wind field simulation method based on the spatial distribution roughness of the real vegetation. Including: choose different terrain boundary layer is simulated and analyzed, respectively, shrubs, grass, tree and rock vegetation terrain, the roughness length is divided into four grades for the simulation experiment, comparing experiments for each planting was suitable for the roughness of the reference value, and the most suitable model parameter optimization scheme. The CFD (Computational Fluid Dynamics) simulation of wind field under the surface roughness refinement method, defects of wind field simulation precision and overcome the technical accuracy, greatly reduces the computer software and hardware requirements, and more applicable to the terrain model under various conditions, accuracy.

【技术实现步骤摘要】
基于实景植被空间分布粗糙度的精细风场模拟方法
本专利技术属于地理信息技术和计算机图形学显示的交叉邻域，具体涉及一种基于实景植被空间分布粗糙度的精细风场模拟方法。
技术介绍
目前国内外研究风场的方法有限，除了传统的插值算法外，国内外相对比较完整的检测风的研究方法主要分为集中的现场测风、风洞试验、线性模拟和计算流体力学模拟等。众多文献表明，基于CFD(计算流体力学)的风场模拟是现今能科学模拟风场的有效方法。风在近地表中运行过程中，主要受地形粗糙度和植被分布的影响。现有的模拟大多假设地形的植被是单一或者模拟边界层中的粗糙度是均一的情况。这种模拟的结果与实际的地表覆盖情况下的真实风场存在一定的系统误差。因此本专利公开了一种在复杂地形下，基于实景植被空间分布粗糙度的精细化风场计算方法。一方面，在林相图、遥感影像及实地测量的基础上，本专利技术采用二维栅格方式存放植被的在复杂地形上的空间分布情况，考虑了植被分布、粗糙度分布、植被高度精细化信息，所以极大的提高了模拟的精度，另一方面，地表粗糙度是研究风场垂直分布风廓线的重要因素，对于准确描绘风廓线的形态起到重要的作用。地表粗糙度通常有两种理解，一种是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于实景植被空间分布粗糙度的精细风场模拟方法，其特征在于：包括如下步骤，S1、选取地形区域：利用三维地形空间分析算法，提取等高线，对坡度、坡向进行分析，提取三维地形数据；S2、三维地形建模与网格划分：根据三维地形数据进行三维地形的建模，并采用混合网格方法对三维地形进行网格划分；S3、地形粗糙度参数选定：根据不同植被设置不同粗糙度长度，进而获得各植被的整体粗糙长度；S4、风场CFD计算模拟：利用CFD模型进行风场模拟计算；S5、粗糙度影响分析：根据风场模拟计算结果，判断各种植被的粗糙度对于风场模拟的影响。

【技术特征摘要】
1.一种基于实景植被空间分布粗糙度的精细风场模拟方法，其特征在于：包括如下步骤，S1、选取地形区域：利用三维地形空间分析算法，提取等高线，对坡度、坡向进行分析，提取三维地形数据；S2、三维地形建模与网格划分：根据三维地形数据进行三维地形的建模，并采用混合网格方法对三维地形进行网格划分；S3、地形粗糙度参数选定：根据不同植被设置不同粗糙度长度，进而获得各植被的整体粗糙长度；S4、风场CFD计算模拟：利用CFD模型进行风场模拟计算；S5、粗糙度影响分析：根据风场模拟计算结果，判断各种植被的粗糙度对于风场模拟的影响。2.根据权利要求1所述的基于实景植被空间分布粗糙度的精细风场模拟方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述混合网格方法采用的是契形和四边形混合网格方法。3.根据权利要求1所述的基于实景植被空间分布粗糙度的精细风场模拟方法，其特征在于：所述步骤S3中，根据不同植被设置不同粗糙度长度，进而获得各植被的整体粗糙长度的具体方式为：首先，将各植被按植被种类数分组，对每一组植被进行粗糙度长度为0～0.08m粗糙度长度的模拟实验，即将粗糙度长度分成四个等级，各等级分别为：0～0.02m、0.02～0.04m、0.04～0.06m、0.06～0.08m进行模拟实验；由于选用的参数是粗糙度高度，因此将粗糙度长度转化为相应的粗糙度高度；而后，采用CFD模型进行风场模拟计算，模拟每一种植被下每一种粗糙度长度的风场，并且与实测结果进行对比，以选取每一种植被最合适的粗糙度长度，作为该植被的整体粗糙长度；最后，选取不同植被区域，设置各自的整体粗糙长度，再根据每种植被区域中风速大小来细分区域，风速大的区域粗糙度长度高于整体粗糙长度，风速小的区域粗糙度长度低于整体粗糙长度，其余部分的粗糙度长度等于整体粗糙长度。4.根据权利要求3所述的基于实景植被空间分布粗糙度的精细风场模拟方法，其特征在于：所述步骤S4的风场CFD计算模拟具体实现如下：S41、湍流模型的选取三维地形的粗糙度会使得近地面的风场会产生湍流运动，此处湍流模型选用(RNG)k-ε模型，其中k方程和ε方程分别为：

【专利技术属性】
技术研发人员：李建微，罗永珍，陈思喜，胡奎，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35