[發(fā)明專利]一種基于WebGIS的洪水預(yù)報服務(wù)構(gòu)建方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710947956.6
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107704592A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾微波;殷曉飛;王春;江嶺
• 申請（專利權(quán)）人: 滁州學(xué)院
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30;G06Q10/04;G06Q50/26
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所32207
• 代理人: 李媛媛

1.一種基于WebGIS的洪水預(yù)報服務(wù)構(gòu)建方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，基于地形資料構(gòu)建數(shù)字高程模型；

步驟2，采用GIS空間分析方法對數(shù)字高程模型進(jìn)行預(yù)處理，利用處理后的數(shù)字高程模型進(jìn)行流向分析和匯流計算，提取河網(wǎng)水系，完成流域劃分；

步驟3，采用D8算法構(gòu)建流水網(wǎng)；

步驟4，基于水流方向及土壤含水量構(gòu)建自然匯流矩陣；

步驟5，利用水流累積值生成流域邊界內(nèi)的水道，并基于Strahler分級法對河道分級編碼；

步驟6，基于洪水預(yù)報模型，對參數(shù)進(jìn)行初定和率定，得到預(yù)報計算結(jié)果；

步驟7，基于WebGIS模擬洪水預(yù)報結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于WebGIS的洪水預(yù)報服務(wù)構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟2中，預(yù)處理包括洼地分析和填洼處理。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于WebGIS的洪水預(yù)報服務(wù)構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟3中，構(gòu)建流水網(wǎng)的具體過程為：

步驟31，確定格網(wǎng)方向：采用D8算法尋找格網(wǎng)與相鄰8個格網(wǎng)間的最大坡度或落差，其中，最大落差＝Z值變化值/相鄰格網(wǎng)中心點距離；相鄰格網(wǎng)中心點之間的距離有兩個值；若某一格網(wǎng)至所有相鄰格網(wǎng)的坡度都相同，則向外擴(kuò)大相鄰格網(wǎng)范圍，直到找到最大坡度；

步驟32，將數(shù)字高程模型中所有格網(wǎng)方向連接起來構(gòu)成流水網(wǎng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于WebGIS的洪水預(yù)報服務(wù)構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟4中，構(gòu)建自然匯流矩陣的具體過程為：

步驟41，確定干邊和濕邊：根據(jù)特征空間的原理，干邊和濕邊為界定特征空間散點圖上下邊界的直線；

步驟42，溫度植被干旱指數(shù)TVDI的提取：在植被指數(shù)和地表溫度構(gòu)成的三角形特征空間中，將不同植被指數(shù)條件下的最高下墊面溫度Tmax相連，構(gòu)成了三角形的干邊；干邊上，土壤濕度下降到凋萎含水量，地表蒸散發(fā)量接近0，TVDI＝1；相應(yīng)地將不同植被指數(shù)下的最低下墊面溫度Tmin相連構(gòu)成了三角形的濕邊，表示地表土壤含水量等于田間持水量，蒸散發(fā)量達(dá)到最大，TVDI＝0；

其中，T_Smin表示地表溫度的最低值；T_S是任意像元的地表溫度；NDVI是植被覆蓋指數(shù)； a是濕邊上土壤相對含水量，b是干邊擬合方程的系數(shù)；

步驟43，土壤含水量的遙感反演：

基于地表溫度-植被指數(shù)特征空間的原理與方法，位于干邊與濕邊之間的像元α點的土壤相對含水量RSM_a可以表示為：

式中，A/C為Ts/NDVI的斜率；則α點所在等值線上任一點的土壤相對含水量用下式表示為：

其中，A＝T_S-T_min；B＝T_max-T_min；tanα＝A/C為常數(shù)；則：

其中，c是TVDI＝1時干邊上的土壤相對含水量減去濕邊上的土壤相對含水量；依此推導(dǎo)出遙感反演土壤墑情的關(guān)鍵參數(shù)和經(jīng)驗參數(shù)；

步驟44，采用地表溫度—植被指數(shù)特征空間法，利用遙感影像提取的溫度植被干旱指數(shù)TVDI，結(jié)合土壤墑情監(jiān)測的土壤實測數(shù)據(jù)率確定土壤墑情；然后結(jié)合降水信息計算不同土壤墑情時的土壤產(chǎn)流量，得到自然匯流矩陣。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于WebGIS的洪水預(yù)報服務(wù)構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟5中，對河道分級編碼具體為：定義從河源出發(fā)的河流為1級河流，同級的兩條河流交匯所形成的河流的級數(shù)增加1，不同級別的兩條河流交匯所形成的河流的級別為兩者中較高者。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于WebGIS的洪水預(yù)報服務(wù)構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟6中，洪水預(yù)報模型采用三水源新安江模型，對參數(shù)進(jìn)行率定的具體過程為：選定率定目標(biāo)函數(shù)，目標(biāo)函數(shù)采用絕對誤差、相對誤差或者確定性系數(shù)來評價參數(shù)準(zhǔn)確性；采用人工試錯法率定參數(shù)，并采用次洪模型參數(shù)率定，其中產(chǎn)流參數(shù)直接采用日模型調(diào)試的參數(shù)，次洪模型參數(shù)調(diào)試對分水源參數(shù)和匯流參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于WebGIS的洪水預(yù)報服務(wù)構(gòu)建方法，其特征在于，所述步驟7中，模擬洪水預(yù)報結(jié)果的具體過程如下：

步驟71，在B/S端用戶發(fā)送洪水預(yù)報請求后，瀏覽器將用戶設(shè)定的模型輸入?yún)?shù)以字符串的形式發(fā)送到服務(wù)器端的MVC控制器；

步驟72，服務(wù)器端MVC控制器將模型輸入?yún)?shù)存入模型參數(shù)表中，記錄下信息，并調(diào)用洪水預(yù)報模型進(jìn)行演算預(yù)報，并將預(yù)報結(jié)果的流量和水位數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，并通知MVC控制器已完成預(yù)報；

步驟73，MVC控制器在接收到預(yù)報完成的消息后，通知瀏覽器端調(diào)用預(yù)報水位服務(wù)、預(yù)報流量服務(wù)和預(yù)報徑流服務(wù)，從數(shù)據(jù)庫中讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，以XML的形式返回給瀏覽器進(jìn)行解析和展示。