[發明專利]城市水流模擬中要素水流流量自動識別與存儲方法及系統

有效

• 申請號: 202011605610.6
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112650792B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 彭國強;張甜;周毅;劉憲鋒;李晶;崔登吉
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: G06F16/2458
• 分類號: G06F16/2458;G06F16/22;G06F16/29;G06F30/23;G06T17/05;G06T17/20;G06F111/04
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 郝燕燕

一種城市水流模擬中要素水流流量自動識別與存儲方法及系統，其中系統包括要素對象化標識與虛擬存儲模塊、要素對象化輸入網格生成模塊、基于要素的空間離散網格生成模塊、要素關聯網格索引標識模塊、網格流量時序統計模塊、要素水流流量動態組織與管理模塊；方法包括：城市地表要素進行對象化標識與虛擬存儲，對城市地表水文要素進行空間離散網格要素化標記，用網格流量時序統計各城市地表水文要素在每個模擬時刻的水流流量，將得到的城市地表水文要素水流流量信息進行統一的組織和管理，并提供相關接口供其它程序查詢和使用。提升了城市雨洪過程建模及模擬中的關鍵水文信息獲取能力及城市雨洪過程建模及模擬應用能力。

技術領域

本發明屬于地理信息技術領域，具體涉及到一種城市水流模擬中要素水流流量自動識別與存儲方法及系統。

背景技術

近年來在高速的城鎮化進程及全球氣候變化的雙重作用下，城市洪澇災害問題頻繁發生，嚴重影響著人們的生活和生命財產安全。許多的新技術和新方法被應用于去解決城市洪澇問題，以提升城市雨洪基礎設施規劃及災害管理部門對城市洪澇災害的應對能力，其中城市水流過程模擬模型以其在城市復雜環境下水流運動規律揭示、洪澇災害動態演化預測分析等方面的優勢，被廣泛應用于城市洪澇災害的預防和管理工作中。城市水流過程建模及模擬面對的是極端復雜的城市下地面環境，影響及作用于城市雨洪過程的要素類型多，主要包括地表下墊面因子(地形和土地利用)、排水管網、道路、建筑物、自然或人工湖泊等，不同的要素對城市雨洪過程的建模及模擬的影響和作用機制是不同的，稱為空間異質性特征。城市的空間異質性特征使得城市水流過程模擬變得十分復雜，在此情景下，更是難以認知和分析不同要素對城市水流過程的影響和作用機制。因此，如何自動化地識別和存儲城市水流過程模擬中，不同要素的水流流量，以用于支持分析不同要素對城市水流過程的影響和作用機制，是深層次模擬城市洪澇形成過程和揭示城市洪澇形成原因的基本途徑，也是提升城市洪澇災害應對能力和面向雨洪管理的城市規劃能力的關鍵技術。

目前,國內外應用于城市雨洪過程建模及模擬的商業軟件、開源模型系統數量和類型眾多，如：MIKE Urban、ICF InfoWorks、Digital Water、U-Water、SWMM、ANUGA、LISFLOOD等。這些城市雨洪管理商業軟件平臺有著各自的功能和模擬能力，其中 MIKEUrban和ICF InfoWorks具備較強的城市地表水流和地下水流的耦合模擬能力，是目前最為主流的用于城市雨洪管理的商業軟件平臺，但這兩款軟件都將城市地表環境中的各類空間異質性要素屬性概化為土地利用類型參數，單個要素的空間屬性也沒有進行刻畫和表達。Digital Water和U-Water等商業軟件主要是在開源模型封裝的基礎上實現的，為用戶提供了良好的可視化交互界面和數據預處理組件，但這兩款軟件在地表水流過程模擬方面，均將地表要素的屬性概化為匯水功能區的參數。 SWMM、ANUGA、LISFLOOD等開源的模型系統在城市地表要素模擬方面往往也只考慮地形因子或將地表要素屬性概化為匯水功能區。綜上所述，現有的應用于城市雨洪管理的主流商業平臺，在城市水流過程模擬方面，目前的技術不具備要素水流流量的自動識別與存儲能力，導致難以考慮單個要素對城市水流過程的影響和作用機制，嚴重限制了模型在城市雨洪規劃和管理方面的應用能力。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有城市雨洪過程建模及模擬中存在的不足，提供一種提升城市雨洪過程建模及模擬中的關鍵水文信息獲取能力及城市雨洪過程建模及模擬應用能力的城市水流模擬中要素水流流量自動識別與存儲方法。

解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種城市水流模擬中要素水流流量自動識別與存儲方法，由以下步驟組成：

S1.將城市地表要素進行對象化標識與虛擬存儲

加載和解析城市地表水文要素空間坐標數據，構建城市地表水文要素數據邏輯存儲對象，對城市地表水文要素唯一對象化標識編碼；

S2.對城市地表水文要素進行空間離散網格要素化標記