[發(fā)明專利]基于ArcGIS水文分析工具網(wǎng)格演算次序編碼方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910948512.3
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN110766792B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉佳;李傳哲;田濟(jì)揚(yáng);王洋;邱慶泰;王維;劉昱辰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國水利水電科學(xué)研究院
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T17/20
• 代理公司: 成都余行專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51283
• 代理人: 邢智勇

本發(fā)明涉及基于ArcGIS水文分析工具網(wǎng)格演算次序編碼方法，包括：確定網(wǎng)格尺寸，得到網(wǎng)格水流方向，進(jìn)行河道網(wǎng)格和子流域劃分，子流域編碼，匯流層編碼，層內(nèi)順序編碼，流入網(wǎng)格編碼和河道編碼。通過本發(fā)明的編碼方法，可以實現(xiàn)網(wǎng)格型水文模型的產(chǎn)匯流計算，編碼規(guī)則將流域各個子流域賦以不同的標(biāo)識值，方便并行計算，在編碼過程中區(qū)分了河道網(wǎng)格和非河道網(wǎng)格，且網(wǎng)格之間的水力聯(lián)系僅發(fā)生在相鄰層之間，在計算過程方便通過編碼規(guī)則按照拓?fù)潢P(guān)系查找計算過程中出現(xiàn)的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明申請為申請日2018年07月25日，申請?zhí)枮椋?2018108299607，名稱為“一種基于DEM的網(wǎng)格型水文模型網(wǎng)格演算次序編碼方法”的發(fā)明專利申請的分案申請。本發(fā)明涉及一種水文模型的構(gòu)建方法，尤其是基于ArcGIS水文分析工具網(wǎng)格演算次序編碼方法。

背景技術(shù)

自然界中的水文現(xiàn)象錯綜復(fù)雜，不僅包含相互關(guān)聯(lián)又彼此獨立的不同過程，更是受到許多外界條件的影響。為了實現(xiàn)對現(xiàn)實世界中復(fù)雜水文過程的模擬與研究，在水文學(xué)科先驅(qū)的不斷探索下，水文模型的概念應(yīng)運(yùn)而生。可以說水文模型的出現(xiàn)打開了水文學(xué)領(lǐng)域研究的一扇新的大門，成為研究和探索一切與水文有關(guān)的過程或分析一切水文現(xiàn)象的基礎(chǔ)。

總的來說，可以把水文模型分為兩大類：分布式模型和集總式模型。集總式水文模型將流域看作一個均一化的整體，不考慮流域模擬中各參數(shù)、各水文過程的空間非一致性。分布式模型把水文循環(huán)過程在空間尺度上分為若干個計算單元，各個計算單元的參數(shù)和變量一般不同，有些甚至不同單元之間的水文模擬方式也不相同。

根據(jù)分布式水文模型中各個計算單元的徑流過程形成流域出口流量過程的方法，可將水文模型分為耦合型和松散型。耦合型分布式水文模型需要考慮各個計算單元之間的相互作用，通過聯(lián)立微分方程，并確定邊界條件進(jìn)行求解。而松散型水文模型中各個計算單元之間是相互獨立的，在計算過程中可分別計算不同計算單元內(nèi)的水文過程，各單元之間無相互作用，完成對計算單元的處理后可通過一定的倍比或疊加原則求得最終的流域流量過程。

集總式水文模型由于未考慮水文過程在流域中的變化，忽略了水文要素時空分布的不均性。耦合型分布式水文模型要求具有嚴(yán)格的物理基礎(chǔ)，同時參數(shù)是分布的，這不僅要求模型中水文過程描述方程能夠真實的反應(yīng)流域中實際發(fā)生的水文響應(yīng)過程，并且具有空間的變異性，對計算機(jī)運(yùn)算和資料的要求比較高。基于網(wǎng)格的水文模型是松散型模型的一種，可以靈活的調(diào)整網(wǎng)格的大小，實現(xiàn)流域內(nèi)下墊面條件的離散化，是一種應(yīng)用較為廣泛的水文模型。

基于DEM的網(wǎng)格型水文模型在每一個網(wǎng)格上分別進(jìn)行產(chǎn)流計算，再進(jìn)行網(wǎng)格之間的匯流演算，計算過程中需要嚴(yán)格按照匯流網(wǎng)絡(luò)之間的拓?fù)潢P(guān)系結(jié)構(gòu)，區(qū)分不同網(wǎng)格的計算順序，以滿足水流往流域出口匯集的路徑。通過DEM數(shù)據(jù)提取數(shù)字流域進(jìn)行匯流計算時，由于流域匯流的非線性特征，流域中各個網(wǎng)格之間的匯流過程具有順序性，所以在進(jìn)行產(chǎn)匯流模擬之前的一項重要工作是確定各個網(wǎng)格的匯流演算順序。各個計算單元演算順序建立在確定各個網(wǎng)格水流方向的基礎(chǔ)上，通過水流方向描述各個網(wǎng)格之間的拓?fù)潢P(guān)系。在產(chǎn)匯流模擬中，為了使計算機(jī)可以識別水流方向所表示的網(wǎng)格之間的拓?fù)潢P(guān)系，需建各個網(wǎng)格的編碼，通過編碼的規(guī)則，反映各個網(wǎng)格的計算順序，方便計算機(jī)識別和演算。

美國環(huán)境系統(tǒng)研究所(Environmental Systems Research Institute Inc，簡稱ESRI)創(chuàng)建于1969年，總部位于加州的 Redlands。公司最初是為企業(yè)創(chuàng)建和分析地理信息進(jìn)行咨詢工作的。

20世紀(jì)80年代，ESRI致力于發(fā)展和應(yīng)用一套可運(yùn)行在計算機(jī)環(huán)境中的，用來創(chuàng)建地理信息系統(tǒng)的核心開發(fā)工具，這就是今天眾人所知的地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)。

1981年ESRI發(fā)布了它的第一套商業(yè)GIS軟件—— ARC/INFO軟件。它可以在計算機(jī)上顯示諸如點﹑線﹑面等地理特征，并通過數(shù)據(jù)庫管理工具將描述這些地理特征的屬性數(shù)據(jù)結(jié)合起來。ARC/INFO被公認(rèn)為是第一個現(xiàn)代商業(yè)GIS系統(tǒng)。