[發明專利]一種流域大尺度計算海量網格的編碼方法

有效

• 申請號: 201711331159.1
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108090164B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 張萬順;萬晶;彭虹;王永桂
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06F16/29
• 分類號: G06F16/29
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 鄭勤振

本發明公開了一種流域大尺度計算海量網格的編碼方法。對流域大尺度復雜河道干支流、河道走向通過網格編碼進行區分，再按網格的空間拓撲關系進行統一編號，有助于在現有網格繪制技術方法受計算機硬件內存限制的情況下實現一次性完成海量網格的繪制。本發明實現了簡單高效的大尺度海量網格的編碼，為基于規則網格的大尺度海量網格繪制提供技術支撐。

技術領域

本發明屬于流體力學和環境模擬領域，涉及一種流域大尺度計算海量網格的編碼方法，具體涉及一種基于流域大尺度環境模擬或流體計算時的海量網格的編碼方法，以支撐流域大尺度復雜河網的網格繪制。

背景技術

在大尺度計算過程中，常常采用網格剖分技術將河面數據離散化，以離散網格點作為連續控制點進行數值計算。為了提高河網搜索效率，常常涉及到河網拓撲關系計算以及部分河網搜索等操作，需要對河網進行編碼處理。現有的河網編碼體系較少，且結構過于單一，不能清楚準確地確定單個網格之間的關系，在不同塊、網格的拼接上缺乏有效的拼接依據，不適用于復雜河網的準確計算。部分學者采取多位數字進行河網編碼，在實際計算中體系單一。既不能依據網格編碼區分干支流、也無法滿足實際情況中干支流因河道特點不同導致網格差異的需求；沒有表現出河道走向，無法反映河道的實際情況，繼而影響數值計算的準確性；河段與河段的相對位置、河段內部網格與網格的相互關系不夠直觀明顯，大大增加了實際運算中的計算量，從而影響計算效率。為了對流域大尺度內數值計算網格進行更加詳細準確的繪制，當前迫切需要一套干支流、河流走向劃分明顯，河段網格與網格、邊與邊位置關系直觀清晰，從宏觀角度結構完整統一的網格編碼技術。

發明內容

針對復雜流域大尺度高精度海量網格繪制問題，本發明提出一種流域大尺度計算海量網格的編碼方法，基于現有成熟的二維規則網格繪制和編碼方法，對河網進行分段處理，分別繪制二維網格，通過整編和一維化技術形成區域內的高精度一維化網格，實現一次性完成海量網格的繪制。

為了實現上述目的，其技術解決方案為：

一種流域大尺度計算海量網格的編碼方法，包括：

步驟1，對研究范圍內的河道關系進行識別，劃分出河道的主干支流、并依據河道的長度對河道進行分段處理和編號，本步驟具體為：

步驟1-1，流域水系體結構和邊界的識別：應用流域的DEM數據，提取流域水系，獲得流域水系結構層River，基于具有高分辨率的遙感影像數據，識別水系結構層River中的流域邊界范圍層River_bd；

步驟1-2，水系河道的分段編碼包括前綴R和編號：在水系邊界范圍層River_bd中找出需要計算的河道，按照主干支流的入匯相交關系，從上游到下游，將河道分為不同編號的河段；其中，主干河道的干支流河網從上游到下游，以主干支流河道的入匯交點為節點；干流河道按照從上游到下游的順序依次編號，節點處，按照支流河道從入匯交點到支流的上游邊界，從下游到上游的順序依次編號；支流的干支流編號規則參照主干河道的干支流編號規則；

步驟1-3，以河段的主流流向為依據進行分塊河段走向的編碼；

步驟1-4，按照分塊河段的相鄰關系為依據進行分塊河段相對位置的編碼；

步驟1-5，按照分塊河段邊界邊的空間關系為依據進行分塊河段邊界邊的編碼；

步驟2，利用網格繪制工具，按河段分別繪制流域范圍內不同區段的二維網格，得到每個河段的二維網格編碼，所繪制的網格信息包括網格編碼(i，j)和WGS 84/UTM zone49N坐標系的網格坐標(x,y)，并將河道地形高程通過插值計算賦值給網格點，得到每個網格點的高程值z；

步驟3，將河段的二維網格進行統一編碼，得到全河道的二維網格編碼(I，J)；

步驟4，根據不同河段之間的相鄰關系、河段走向及河段范圍，對河段二維網格進行統一的一維編號，實現所有分開網格的統一整編。