[發明專利]一種顧及地類與流向的城市子匯水區劃分方法

有效

• 申請號: 202011119396.3
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112242003B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 李成名;戴昭鑫;吳政;范子賢;馬照亭;劉麗;朱立寧;楊霄
• 申請（專利權）人: 中國測繪科學研究院
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T7/62;G06F16/29
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 于國強

1.一種顧及地類與流向的城市子匯水區劃分方法，其特征在于：包括如下步驟，

S1、依據城市研究區域的自然地形情況和河流間的匯流關系，以具有實際流域排水功能的主干河流作為劃分邊界，將城市研究區域初步劃分為若干個一級匯水區；

S2、依據一級匯水區的劃分結果，將兩邊布設有排水管道的主次干道和具有排水功能的干渠作為劃分邊界，將各一級匯水區劃分為中尺度相對獨立的單元，獲取若干個二級匯水區；

S3、對城市研究區域的修正DEM進行流向分析，確定主流方向及匯水點，并基于主流方向與匯水點，對各二級匯水區進行劃分，獲取初步三級匯水區；

S4、結合城市研究區域的地表類型，創建三級匯水區精細劃分迭代算法，對初步三級匯水區進行精細劃分，獲取三級精細子匯水區；

步驟S4具體包括如下內容，

S41、通過疊加初步三級匯水區與城市研究區域的地表類型，計算獲取每個地類圖斑的面積；

S42、計算某地類圖斑的面積與其所在的初步三級匯水區總面積的比值，并判斷比值與地類圖斑面積占比閾值之間的大小關系，若比值大于或等于地類圖斑面積占比閾值且該地類圖斑周邊預設距離閾值以內存在雨水井數量大于0時，則該地類圖斑為單一子匯水區，將該地類圖斑單獨劃分子匯水區，獲取三級精細子匯水區；若比值小于地類圖斑面積占比閾值，則該地類圖斑為混合子匯水區，將該地類圖斑與其鄰近的地類圖斑進行拓撲關聯與合并，獲取三級精細子匯水區；

S43、重復步驟S42，遍歷所有地類圖斑，直到所有的三級精細子匯水區的面積大于或等于地類圖斑面積占比閾值或單獨地類圖斑中存在雨水井數量大于0或相鄰地類圖斑之間的流向不同時，迭代結束，三級精細子匯水區劃分完成。

2.根據權利要求1所述的顧及地類與流向的城市子匯水區劃分方法，其特征在于：步驟S3中，城市研究區域的修正DEM通過下式獲取，

E_a＝E_i+H

其中，E_a為城市研究區域的修正DEM高程值，E_i為城市研究區域的原始DEM高程值，H為對應建筑物高度。

3.根據權利要求1所述的顧及地類與流向的城市子匯水區劃分方法，其特征在于：步驟S3具體包括如下內容，

S31、利用水文分析工具對城市研究區域的修正DEM進行填挖處理，并基于D8算法，對城市研究區域的修正DEM的中心柵格依次向周圍東、南、西、北、東南、東北、西南和西北八個方向進行DEM高程差計算，確定差值最大的下降方向為該中心柵格的水流方向；

S32、計算該中心柵格上游有多少柵格的水流會通過該中心柵格，并確定這些柵格的匯水量，將匯水量高于匯水閾值的柵格連接起來形成匯水脊線，則匯水脊線的交匯點即為匯水點；

S33、以匯水點為起點，將流向相同的匯水脊線中包含的所有柵格劃分至同一個獨立的匯水區，即獲取初步三級匯水區。

4.根據權利要求1所述的顧及地類與流向的城市子匯水區劃分方法，其特征在于：所述地表類型包括草坪、樹林、耕地、荒地、建筑物和廣場道路；子匯水區包括草坪子匯水區、樹林子匯水區、建筑物子匯水區和廣場子匯水區。

5.根據權利要求1所述的顧及地類與流向的城市子匯水區劃分方法，其特征在于：地類圖斑與其鄰近的地類圖斑進行拓撲關聯與合并的規則函數表達為，

Merge(i,j)＝f(AreaSNei_ij,Rainwater_ij,Direction_ij,SemNei_ij)

其中，i＝1,2,…,m，m為地類圖斑的總數量；j＝1,2,…,n，n為地類圖斑i的鄰近地類圖斑j的總數量；AreaSNei_ij為地類圖斑i的鄰近地類圖斑j的面積占比，Direction_ij為地類圖斑i流向與鄰近地類圖斑j流向的夾角，Rainwater_ij為地類圖斑i與鄰近地類圖斑j之間是雨水井與匯水點的數量，SemNei_ij為地類圖斑i與鄰近地類圖斑j的語義鄰近度；

語義鄰近度數學模型表示為

其中，L_i和L_j分別為地類圖斑i與鄰近地類圖斑j對應的地類類型，x為與L_i具有語義鄰近關系的地類類別個數，Distance(L_i,L_j)為語義鄰近地類集合中的位置；

則地類圖斑i與鄰近地類圖斑j的拓撲關聯與合并的規則函數表達為：

其中，δ為地類圖斑面積占比閾值；w₁和w₂分別代表對應指標的權重。