[發明專利]基于八向高程差的地表徑流流域空間離散化方法及裝置

在審

• 申請號: 202110018164.7
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112699336A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 王月玲
• 申請（專利權）人: 中國科學院地理科學與資源研究所
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10
• 代理公司: 北京市京大律師事務所 11321
• 代理人: 方曉明

本申請實施例提供一種基于八向高程差的地表徑流流域空間離散化方法及裝置，方法包括：根據預設水文模型得到流域出口斷面的地表徑流過程信息，并根據預設水位?流量過程對應規則確定對應的水位值；根據預設數字高程模型計算每個柵格八個方向的八向高程差，其中，根據高程差之和設置權重；根據所述每個柵格的權重計算不同柵格水位值的分配比例；根據所述分配比例計算水位值的柵格數據并將水位值分配到每個柵格內，以進行二維水動力模擬計算。本申請能夠基于八向高程差確定流域水位值的分配比例，充分考慮了流域地形空間差異對產流量的影響，降低了傳統方法中平均分配帶來的計算誤差問題。

技術領域

本申請涉及數據處理領域，具體涉及一種基于八向高程差的地表徑流流域空間離散化方法及裝置。

背景技術

水文預報和水動力預報的耦合是水文研究的熱點問題之一。耦合過程是先利用水文模型進行流域產匯流預報/模擬，再通過二維水動力學模型預報/模擬流域洪水過程，即利用水文模型考慮產匯流過程，計算流域出口斷面水位值；利用水動力模型考慮地表洪水演進過程，水動力模型基于柵格數據可以對地形變化及地表建筑物的特征進行精細描述，因此可用于預測洪水特征值的空間分布和動態過程，也可用于分析洪水演進過程對農田、工業設施、城市基礎設施及建筑物、人的生命的影響。而水文模型的計算結果通常為流域出口斷面的徑流過程(即流量過程)，因此需經過空間離散化處理，才能應用于二維水動力學模型。

發明人發現，地表徑流流域空間離散化實際上是匯流計算的反向計算。匯流計算指根據給定流域上一場降雨的水位值的時空分布，推求流域出口斷面徑流量的變化過程(或稱流量過程)。地表徑流流域空間離散化是通過流域出口斷面流量過程推出流域上的水位值的時空分布。然而，目前尚未有成熟的空間離散化方法，常用的方式為流域平均分配徑流量，此方法的缺點是未考慮流域的地形空間差異，會直接導致空間計算結果出現較大誤差，并導致計算的穩定性較差。

發明內容

針對現有技術中的問題，本申請提供一種基于八向高程差的地表徑流流域空間離散化方法及裝置，能夠基于不同八向高程差確定流域水位值的分配比例，充分考慮了流域地形空間差異對流域產流量的影響，降低了傳統方法中平均分配帶來的計算誤差問題。

為了解決上述問題中的至少一個，本申請提供以下技術方案：

第一方面，本申請提供一種基于八向高程差的地表徑流流域空間離散化方法，包括：

根據預設水文模型得到流域出口斷面的地表徑流過程信息，并根據預設水位-流量過程對應規則確定對應的水位值；

根據預設數字高程模型計算每個柵格八個方向的八向高程差，其中，根據高程差之和計算權重；

根據所述每個柵格的權重計算不同柵格水位值的分配比例；

根據所述分配比例計算水位值的柵格數據并將水位值分配到每個柵格內，以進行二維水動力模擬計算。

進一步地，所述根據預設數字高程模型計算每個柵格八個方向的八向高程差，包括：

根據預設基于正方形規則網格的DEM數據計算每個柵格八個方向的八向高程差。

進一步地，計算權重的具體公式為：

其中，W_i,j是柵格(i，j)的權重；i，j分別代表柵格x，y方向的序號；z₀是當前計算柵格內的高程；z_k(k＝1,2,…，8)是八個方向柵格的高程。

進一步地，計算不同柵格水位值的分配比例的具體公式為：

其中，W_i,j是柵格(i，j)的權重；i，j分別代表柵格x，y方向的序號；m,n為二維柵格的x，y方向的柵格總數；P_i,j為不同柵格水位值的分配比例。