一种水电厂流域图绘制与发布方法技术

本发明专利技术涉及一种水电厂流域图绘制与发布方法，基于高程数据，经流域分析计算得到该水电厂所在区域的高程基础汇水点矩阵；使用迭代外扩法寻找最恰当的汇水点，经流域分析计算得到水电厂流域图层；绘制与发布水电厂流域图。本发明专利技术将流域区域及轮廓线精细化展示，解决了现有技术中水电厂流域图精度差以及位置存在偏差的问题；实现了矢量图形，解决了现有技术中流域图比例尺固定的问题；实现了水电厂的专属流域图，解决了现有技术中无法实现水电厂流域间数据分析的问题；使用迭代外扩法寻找最恰当的汇水点，保证绘制的水电厂流域图更加精准。

【技术实现步骤摘要】
一种水电厂流域图绘制与发布方法
本专利技术属于电网水电调度自动化
，具体涉及一种基于高程模型的水电厂流域图绘制实现方法，在一定程度上也符合部分水文分析领域的流域图绘制需求。
技术介绍
流域是指由山峰、山脊和鞍部连接成的分水线所包围的区域。流域图是指由人工或自动描绘出的表示该区域的示意图。流域图通常被用在水文分析中，结合降雨量、地表径流系数等信息，对河流的汇水时间、汇水量进行预测和计算。在电网水电调度自动化系统中，会在流域图上展示测站、水电厂的降雨量、水位、流量等实时数据，同时展示河流的走向、汇流关系以及河流间的引水渠等。基于此图形，依据测站与河流的位置关系、地表径流系数，可以实现降雨量、汇水时间、汇水量、水库入库流量、水库水位等数据的预测和计算，实现对水电厂的监测、预测及分析功能，降低水电厂的弃水率，提高节水增发率，对防洪、生态、航运和发电经济效益的意义巨大。目前，在电网水电调度自动化业务领域中，水电厂的流域图实现方法还停留在手工绘制的阶段，根据绘制工具不同，现阶段的水电厂流域图实现方法分为两种：(1)图形方式手工绘制。采用CAD或其他方法，固定比例尺，手工绘制出水电厂的流域区域，然后再添加河流走势及汇流关系。此种方式在一定程度上满足了部分流域图的功能需求，但还是存在较多的缺点：手工绘制，流域的位置全靠制图人员的绘制水平和经验来掌握，容易出错，且位置存在较大的偏差；此种图为示意图，无法精确描述水电厂的水文测点、拦河坝等水工建筑与设备的位置，河流的走势也存在方向和位置的问题；比例尺固定，效果粗犷，无法展示流域的细节信息；此种流域图独立成图，无法体现与其他流域的关系，流域间数据的分析功能不支持。(2)基于地理信息系统的手工圈画。基于地理信息系统，使用编辑工具，通过手工的方式将水电厂流域区域圈出，虽然此种方式生成的流域图为矢量图形，具备比例尺变换的功能，但还存在一些缺点：流域图通过手工圈画，区域位置与范围存在偏差，精度不易控制；流域图的精度通常与圈画的采样间距大小与采样点个数息息相关，当流域区域大时，会存在采样点的数据量偏大问题。
技术实现思路
随着计算机技术的发展，基于数字高程模型(DigitalElevationModel，简称DEM)的河网提取、水系流域计算等水文分析功能越来越成熟，正逐步应用在区域规划、农林、灾害预测、道路设计等多种行业和领域。数字高程模型，是通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟(即地形表面形态的数字化表达)，它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型(DigitalTerrainModel，简称DTM)的一个分支，其它各种地形特征值均可由此派生。绘制水电厂流域图的主要工作是流域区域的圈画，为解决上述技术问题，本专利技术基于数字高程模型的数据、经流域水文分析得到水电厂流域图层，实现水电厂流域图的计算及绘制。本专利技术所采用的技术方案如下：一种水电厂流域图绘制与发布方法，包括以下步骤：步骤1、根据给定水电厂的实际地理位置，基于高程数据，经流域分析计算得到该水电厂所在区域的高程基础汇水点矩阵；步骤2、基于高程数据，使用迭代外扩法寻找最恰当的汇水点，经流域分析计算得到水电厂流域图层；步骤3、绘制与发布水电厂流域图。本专利技术的有益效果：1)流域区域及轮廓线精细化展示，解决了现有技术中水电厂流域图精度差以及位置存在偏差的问题。相比较手工绘制的流域图，本专利技术通过基于高程数据计算圈画流域，所绘区域精确，轮廓线精细。2)实现了矢量图形，解决了现有技术中流域图比例尺固定的问题。本专利技术中的流域区域非固定比例尺，为矢量图形，可放大、缩小，精细的展示流域的区域信息。3)实现了水电厂的专属流域图，解决了现有技术中无法实现水电厂流域间数据分析的问题。本专利技术可使各个水电厂拥有自己专属的流域图，进一步，可分析每个流域所包含的区域、测站、水电厂；同时，也可以根据流域图的层叠关系，分析各个流域间的归属关系，流域间的降雨、流水的关联与影响。4)本专利技术使用迭代外扩法寻找最恰当的汇水点，保证绘制的水电厂流域图更加精准。附图说明图1是本专利技术实施例的逻辑流程框图。具体实施方式下面结合附图，具体说明本专利技术的实施方式。如图1所示，是本专利技术实施例的逻辑流程框图。一种水电厂流域图绘制与发布方法，包括以下步骤：步骤1、根据给定水电厂的实际地理位置，基于高程数据，经流域分析计算得到该水电厂所在区域的高程基础汇水点矩阵，具体包括以下步骤：S1.1、根据给定水电厂的实际地理位置，确定需要绘制流域图的水电厂的地理坐标数据，需要保证一次绘制中各个河流、水电厂的流域图不存在重叠、相交的情况；S1.2、准备该水电厂所在地区的DEM数字高程模型；S1.3、根据给定水电厂的实际地理位置，确定水电厂的初始汇水点坐标，坐标可以采用经纬度方式来表示；在准备初始汇水点时，需要满足在一次的流域绘制计算中不同的水电厂汇水点流域不存在重叠的情况；同一水系的上游与下游水电厂的流域图计算需要分不同批次进行计算；S1.4、对DEM数字高程模型进行经洼地填充、水流方向计算和汇水量计算处理，最后计算得到该区域高程基础汇水点矩阵。水流方向计算通常采用D8方法，汇水量为依据水流方向累加所得；该汇水点矩阵中包含不同汇水量值的汇水点，以及每个汇水点的地理位置信息。上述的计算方法为业内主流的常规计算方法，这里不再描述具体的计算公式。步骤2、基于高程数据，经流域分析计算得到水电厂流域图层，具体包括以下步骤：S2.1、根据给定水电厂的实际地理位置，将水电厂的地理坐标数据转换为与高程基础汇水点矩阵相同的坐标格式，以方便对比坐标位置，寻找最终汇水点坐标；S2.2、基于水电厂初始坐标，使用外扩迭代寻找的方法，在高程基础汇水点矩阵中寻找距离该坐标最近、且汇水量最大的坐标点，以此作为该水电厂流域计算汇水点坐标，称为水电厂流域计算汇水点坐标数据集；S2.3、将水电厂流域计算汇水点坐标数据集与高程基础汇水点矩阵结合，经流域分割计算，得出多个水电厂的流域分割图；S2.4、判断当前的流域分割图是否能够满足绘制要求，判别标准为是否包含水电厂上游所有河道；如果不满足、则转步骤S2.2，在原来外扩坐标的基础上继续外扩，重新寻找距离最近、汇水量最大的坐标点；如果满足、则转下一步；S2.5、基于流域分割图，将各个水电厂的流域分割图划分为不同的图层、并为各个图层命名，该图层仅包含本水电厂的闭合流域区域，内部区域带有配色，外部区域为透明色，闭合流域区域的精度与DEM数字高程模型的精度相同。本专利技术使用迭代外扩法寻找最恰当的汇水点：距离最近，汇水量最大为基础条件；绘制出的流域图是否包含上游河道为判断条件；不满足，则重新绘制，即为迭代的生成。步骤3、绘制与发布水电厂流域图，具体包括以下步骤：S3.1、基于命名的图层，可以通过发布到地图服务器上，与其他地图图层配合，实现完整的水电厂流域图；S3.2、将绘制完好的水电厂流域图发布到地理信息系统的服务地图中；S3.2、基于水电厂流域图，实现流域内与流域间的分析功能，实现对水文测站、拦河坝、水电厂等水工建筑与设备归属关系的划分，以及不同流域间的关联或包含关系的分析。上述分析方法均为本领域的业内常规方法，在这里不再详细描述。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水电厂流域图绘制与发布方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据给定水电厂的实际地理位置，基于高程数据，经流域分析计算得到该水电厂所在区域的高程基础汇水点矩阵；步骤2、基于高程数据，使用迭代外扩法寻找最恰当的汇水点，经流域分析计算得到水电厂流域图层；步骤3、绘制与发布水电厂流域图。

【技术特征摘要】
1.一种水电厂流域图绘制与发布方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据给定水电厂的实际地理位置，基于高程数据，经流域分析计算得到该水电厂所在区域的高程基础汇水点矩阵；步骤2、基于高程数据，使用迭代外扩法寻找最恰当的汇水点，经流域分析计算得到水电厂流域图层；步骤3、绘制与发布水电厂流域图。2.根据权利要求1所述的一种水电厂流域图绘制与发布方法，其特征在于，步骤1所述的得到该水电厂所在区域的高程基础汇水点矩阵的具体步骤如下：S1.1、根据给定水电厂的实际地理位置，确定需要绘制流域图的水电厂的地理坐标数据，一次绘制中各个河流、水电厂的流域图不存在重叠、相交；S1.2、准备该水电厂所在地区的DEM数字高程模型；S1.3、根据给定水电厂的实际地理位置，确定水电厂的初始汇水点坐标；S1.4、对DEM数字高程模型进行经洼地填充、水流方向计算和汇水量计算处理，最后计算得到该区域高程基础汇水点矩阵。3.根据权利要求2所述的一种水电厂流域图绘制与发布方法，其特征在于，步骤S1.3所述的初始汇水点坐标采用经纬度方式来表示；在准备初始汇水点时，在一次的流域绘制计算中不同的水电厂汇水点流域不存在重叠；同一水系的上游与下游水电厂的流域图计算需要分不同批次进行。4.根据权利要求3所述的一种水电厂流域图绘制与发布方法，其特征在于，水流方向计算采用D8方法，汇水量为依据水流方向累加所得；该汇水点矩阵中包含不同汇水量值的汇水点，以及每个汇水点的地理位置信息。5.根据权利要求1－4任一项所述的一种水电厂流域图绘制与发...

【专利技术属性】
技术研发人员：张帅，林国春，张涛，常新正，
申请(专利权)人：积成电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37