建立六边形格网模型的方法、洪水推演模拟方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种建立六边形格网表面模型的方法、洪水推演模拟方法及其系统，其中所述建立六边形格网表面模型的方法包括：获取特定区域的数字高程模型数据或数字表面模型数据；获取所述特定区域的建筑物二维矢量边界数据；根据所述特定区域的数字高程模型数据或数字表面模型数据以及建筑物二维矢量边界数据，构建所述特定区域的格网表面模型，其中采用多尺度六边形离散格网作为构建格网表面模型的基础单元。

【技术实现步骤摘要】
建立六边形格网模型的方法、洪水推演模拟方法及其系统
本专利技术涉及一种建立六边形格网表面模型的方法、洪水推演模拟方法及其系统。
技术介绍
近年来，利用GIS(GeographicInformationSystems，地理信息系统)技术进行洪水淹没研究、特别是城市内涝研究是一个研究热点，国内外许多学者在这方面做过大量相关工作，并取得了一定的进展。现有技术在洪水淹没模拟上能够取得一定的效果，但是普遍只关注洪水最终的淹没范围，而对于洪水的演进过程，沿时间轴的属性变化考虑较少；另外，目前大多数的研究仍然是基于地形的洪水推演方法，对于城市区域的建筑物等特殊阻拦体，研究较少。综上所述，现有技术中针对地形和建筑物混合的几何数据模型来推演城市内涝的技术方案，由于使用复杂的数据模型等因素导致计算复杂及效率较低，因此有必要提出改进的技术手段解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种建立六边形格网表面模型的方法、洪水推演模拟方法及其系统，以解决现有技术中的推演城市内涝的数据模型复杂等因素导致的计算复杂及效率较低的问题。根据本专利技术实施例提供一种建立六边形格网表面模型的方法，其包括：获取特定区域的数字高程模型数据或数字表面模型数据；获取所述特定区域的建筑物二维矢量边界数据；根据所述特定区域的数字高程模型数据或数字表面模型数据以及建筑物二维矢量边界数据，构建所述特定区域的格网表面模型，其中采用多尺度六边形离散格网作为构建格网表面模型的基础单元。其中，所述构建所述特定区域的格网表面模型包括：对所述特定区域的地形的数字高程模型数据进行六边形离散格网采样处理，所述六边形离散格网包括一个中心节点以及六个周围节点；获取所述六边形离散格网的一个中心节点以及六个周围节点的数字高程模型数据作为六边形离散格网的高程信息。其中，还包括：获取实测数据，根据所述实测数据修正所述六边形离散格网的高程信息。其中，所述构建所述特定区域的格网表面模型包括：采集建筑物的边界矢量数据，包括封闭的矢量线数据和/或面数据；对所述建筑物的边界矢量数据进行六边形离散格网化处理，其中预设建筑物的边界矢量数据的高程信息。根据本专利技术实施例还提供一种洪水推演模拟方法，其包括：获取特定区域的数字高程模型数据或数字表面模型数据；获取所述特定区域的建筑物二维矢量边界数据；根据所述特定区域的数字高程模型数据或数字表面模型数据以及建筑物二维矢量边界数据，构建所述特定区域的格网表面模型，其中采用多尺度六边形离散格网作为构建格网表面模型的基础单元；根据所述特定区域的格网表面模型，按照给定的水位条件以及出水口位置进行洪水推演模拟。根据本专利技术实施例还提供一种建立六边形格网表面模型的系统，其包括：第一获取模块，用于获取特定区域的数字高程模型数据或数字表面模型数据；第二获取模块，用于获取所述特定区域的建筑物二维矢量边界数据；格网模型构建模块，用于根据所述特定区域的数字高程模型数据或数字表面模型数据以及建筑物二维矢量边界数据，构建所述特定区域的格网表面模型，其中采用多尺度六边形离散格网作为构建格网表面模型的基础单元。其中，所述格网模型构建模块还用于：对所述特定区域的地形的数字高程模型数据进行六边形离散格网采样处理，所述六边形离散格网包括一个中心节点以及六个周围节点；获取所述六边形离散格网的一个中心节点以及六个周围节点的数字高程模型数据作为六边形离散格网的高程信息。其中，所述格网模型构建模块还用于，获取实测数据，根据所述实测数据修正所述六边形离散格网的高程信息。其中，所述格网模型构建模块还用于：采集建筑物的边界矢量数据，包括封闭的矢量线数据和/或面数据；对所述建筑物的边界矢量数据进行六边形离散格网化处理，其中预设建筑物的边界矢量数据的高程信息。根据本专利技术实施例还提供一种洪水推演模拟系统，其包括：第一获取模块，用于获取特定区域的数字高程模型数据或数字表面模型数据；第二获取模块，用于获取所述特定区域的建筑物二维矢量边界数据；格网模型构建模块，用于根据所述特定区域的数字高程模型数据或数字表面模型数据以及建筑物二维矢量边界数据，构建所述特定区域的格网表面模型，其中采用多尺度六边形离散格网作为构建格网表面模型的基础单元；推演模块，用于根据所述特定区域的格网表面模型，按照给定的水位条件以及出水口位置进行洪水推演模拟。根据本专利技术的技术方案，采用离散格网的方法，建立了一种基于规则多尺度离散格网的城市几何模型，通过三维的地形测量数据和二维的建筑物矢量数据的融合，形成了规则的地表格网模型，该模型同时考虑了城市地形和建筑等特殊阻拦体。在此基础上，本申请提出了一种逆向的水流推演方法，由洪水的状态反算到演进过程，即以洪水的水淹深度为基础，通过与出(排)水口的连通性，计算水淹的范围，由此实现了城市内涝洪水的模拟推演。试验表明，本文方法能够有效的实现城市内涝场景的演进推演，相关研究可以为城市防减灾与应急决策提供科学依据。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是根据本专利技术实施例的建立六边形格网表面模型的方法的流程图；图2是根据本专利技术实施例的六边形格网的示意图；图3是根据本专利技术实施例的六边形格网上的矢量线的示意图；图4是根据本专利技术实施例的建立六边形格网表面模型的系统的结构框图；图5是根据本专利技术实施例的洪水推演模拟系统的结构框图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术具体实施例及相应的附图对本专利技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。以下结合附图，详细说明本专利技术各实施例提供的技术方案。图1是根据本专利技术一个实施例的建立六边形格网表面模型的方法的流程图，如图1所示，包括：步骤S102，获取特定区域的数字高程模型(DigitalElevationModel，简称DEM)数据或数字表面模型(DigitalSurfaceModel，简称DSM)数据；步骤S104，获取所述特定区域的建筑物二维矢量边界数据；步骤S106，根据所述特定区域的数字高程模型数据和建筑物二维矢量边界数据、或根据所述特定区域的数字表面模型和建筑物二维矢量边界数据，构建所述特定区域的格网表面模型，其中采用多尺度六边形离散格网作为构建格网表面模型的基础单元。本专利技术采用多尺度六边形离散格网作为特定区域(例如城市或地区)格网表面模型的构建基础单元，主要是因为六边形格网所具备的各向同性等优良的几何特性，更加适合空间的几何分析与处理，较四边形和三角形格网具有更高的处理精度。在处理特定区域的地形和建筑等不同对象时，采用同样的离散化数据建立城市格网表面模型，使得在洪水推演过程中可以采用相同的策略。下面参考图2和图3详细描述本专利技术实施例。在本专利技术实施例中，使用局部城市格网表面模型进行描述，以保证城市格网的高精度与数据管理的可靠性。根据初始化设定的精度获取格网，格网交点的DEM会根据插值算法自动生成，这样能够保证DEM的高程数据原始精度完全不损失，生成的六边形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种建立六边形格网表面模型的方法，其特征在于，包括：获取特定区域的数字高程模型或数字表面模型数据；获取所述特定区域的建筑物二维矢量边界数据；根据所述特定区域的数字高程模型数据或数字表面模型数据以及建筑物二维矢量边界数据，构建所述特定区域的格网表面模型，其中采用多尺度六边形离散格网作为构建格网表面模型的基础单元。

【技术特征摘要】
1.一种建立六边形格网表面模型的方法，其特征在于，包括：获取特定区域的数字高程模型或数字表面模型数据；获取所述特定区域的建筑物二维矢量边界数据；根据所述特定区域的数字高程模型数据或数字表面模型数据以及建筑物二维矢量边界数据，构建所述特定区域的格网表面模型，其中采用多尺度六边形离散格网作为构建格网表面模型的基础单元。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建所述特定区域的格网表面模型包括：对所述特定区域的地形的数字高程模型数据进行六边形离散格网采样处理，所述六边形离散格网包括一个中心节点以及六个周围节点；获取所述六边形离散格网的一个中心节点以及六个周围节点的数字高程模型数据作为六边形离散格网的高程信息。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：获取实测数据，根据所述实测数据修正所述六边形离散格网的高程信息。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建所述特定区域的格网表面模型包括：采集建筑物的边界矢量数据，包括封闭的矢量线数据和/或面数据；对所述建筑物的边界矢量数据进行六边形离散格网化处理，其中预设建筑物的边界矢量数据的高程信息。5.一种洪水推演模拟方法，其特征在于，包括：获取特定区域的数字高程模型数据或数字表面模型数据；获取所述特定区域的建筑物二维矢量边界数据；根据所述特定区域的数字高程模型数据或数字表面模型数据以及建筑物二维矢量边界数据，构建所述特定区域的格网表面模型，其中采用多尺度六边形离散格网作为构建格网表面模型的基础单元；根据所述特定区域的格网表面模型，按照给定的水位条件以及出水口位置进行洪水推演模拟。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述特定区域的格网表面模型，按照给定的水位条件以及出水口位置进行洪水推演模拟，包括：在一预定时刻确定与低于当前水位的出水口所在格网相联通的第一类格网区域，并确定所述第一类格网区域中低于所述当前水位的第二类格网区域；在所述预定时刻确定与高于当前水位的出水口所在格网相联通的第三类格网区域，并确定所述第三类格网区域中低于所述当前水位水平的第四类格网区域；根据所述第二类格网区域和所述第四类格网区域确定被洪水淹没的格网区域。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，确定与出水口所在格网相联通的格网区域，包括：根据所述特定区域的格网形成0-1矩阵，其中1表示当前水位以下，0表示当前水位以上；采用邻接矩阵存储出水口与所述0-1矩阵中为1的格网之间的联通关系；根据所述联通关系，采用广度深度遍历的最小生成树方法获得所述特定区域内的与出水口所在格网相联通的格网区域。8.一种建立六边形格网表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：童晓冲，赖广陵，张勇，范帅博，丁璐，虞昌浩，汪滢，李贺，郭从洲，曹闻，
申请(专利权)人：中国人民解放军信息工程大学，
类型：发明
国别省市：河南,41