[發(fā)明專利]一種基于DEM的匯水區(qū)降雨積水深度的計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210420043.6
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN102902893A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設計）人: 薛豐昌
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王斌

技術領域

本發(fā)明公開了一種基于DEM的匯水區(qū)降雨積水深度的計算方法，屬于城市內澇監(jiān)測預警技術領域。

背景技術

城市內澇監(jiān)測預警涉及到產流計算、匯流計算、排水計算、匯水區(qū)積水深度計算，其中匯水區(qū)積水深度是內澇監(jiān)測預警的重要參數。匯水區(qū)是指依據地形、水流方向計算形成的水文計算單元，一個區(qū)域往往由若干個匯水區(qū)組成。匯水區(qū)的總水量由本區(qū)降雨徑流量和經管網運移來的其他匯水區(qū)的排水量組成。匯水區(qū)的積水量為匯水區(qū)的總水量減去本匯水區(qū)的排水量。

DEM（Digital?Elevation?Model，數字高程模型）是一定范圍內規(guī)則格網點的平面坐標（X，Y）及其高程（Z）的數據集，它主要是描述區(qū)域地貌形態(tài)的空間分布。在本發(fā)明中，指利用匯水區(qū)高程點經過插值形成的匯水區(qū)內每個規(guī)則網格都包含一個高程數據的柵格數據集，其中網格邊長確定后即確定了每個網格面積。

匯水區(qū)的積水量在匯水區(qū)內要進行淹沒分配，淹沒分配后的水位高程減去相應點地形高程為該點積水深度。

傳統(tǒng)匯水區(qū)積水深度計算有兩種形式，一種是根據匯水區(qū)面積和積水量估算積水深度，這種方法精度低，不能自動化計算；另一種方法是采用二分法進行計算，計算復雜，計算量大，計算速度慢。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種算法簡單計算速度快且精度較高的基于DEM的匯水區(qū)降雨積水深度的計算方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：

基于DEM的匯水區(qū)降雨積水深度的計算方法，其特征在于，包括以下步驟：?????步驟1、遍歷DEM柵格，查找最大高程值h_max，令h=h_max；

步驟2、計算所有柵格高程值的和T：T=????????????????????????????????????????????????，h_i為單元柵格高程值；

步驟3、計算積水高程為h_max時的積水量R：R=(n*h-T)*s,n為DEM柵格數量，s為DEM柵格單元面積；

步驟4、求取積水量R區(qū)域降水匯流水量Q之間的差值V：?V=R-Q；?

步驟5、判斷是否V≤e，其中0≤e≤1，設定的常數，若V≤e，則執(zhí)行步驟6；若V>e，則執(zhí)行步驟7；

步驟6、計算區(qū)域單元積水深度H_i：H_i=h-h_i，結束計算；

步驟7、令h=h*K，其中0<K<1；

V>e說明積水高程應小于h_max，該步驟對最大高程值h（h=h_max）縮小，進而測通過步驟3至步驟5測算h是否就是積水高程；

步驟8、設t=0?；遍歷DEM，從1到n計算，n為單元編號，如果?h_i>h，則計算t=t+?h_i；

若h是積水高程，則高程大于h的柵格將沒有積水，這里t為沒有積水的柵格高程值總和；

步驟9、令T=T-t，返回步驟3。

根據步驟2，T為所有柵格高程值之和，因此應將沒有積水的柵格高程值之和t去除。

發(fā)明效果

1、????????????本發(fā)明計算速度快，從步驟1至步驟9可看出，基本計算為柵格高程值的求和，實現簡單，不需進行解算復雜方程；同時可根據不同精度要求調整步驟5的參數e和步驟7的參數k，從而可進一步提高計算速度；

2、????????????本發(fā)明便于利用GIS（地理信息新系統(tǒng)）來實現，柵格計算是GIS的基本功能，步驟1至步驟3、步驟7、步驟8等都可以在GIS屬性表中利用GIS統(tǒng)計計算功能直接批量計算得到；

3、????????????計算結果可基于GIS實現可視化表達，計算得到的各柵格的積水高程可以地圖化形式標注于每個地理柵格，也可以對不同積水深度的柵格以不同顏色進行渲染。

附圖說明

圖1：一種基于DEM的匯水區(qū)降雨積水深度的計算方法流程圖；

圖2：匯水區(qū)示意圖；

圖3：單元積水深度分布圖。

實施示例：

設某城市街區(qū)一匯水區(qū)如下圖2所示：