一种基于泰森多边形的城市暴雨积涝评价单元划分方法技术

本发明专利技术公开了一种基于泰森多边形的城市暴雨积涝评价单元划分方法，该方法通过DEM数据确定水流方向提取低洼点，利用低洼点缓冲区对低洼点进行合并筛选；用规则格网截取道路以及河流的中心线，选取每段中心线的中心点；概化管道数据提取真实雨水井和出水口等节点，将以上提取出的低洼点、道路水系中心点以及管道等节点为基础建立泰森多边形，从而完成研究区域评价单元的划分。相比传统的单一利用地形数据划分积涝评价单元划分的方法，该方法在地形数据的基础上融入了实际的水系和道路对积涝积水的汇集作用，从而划分的积涝评价单元更贴合实际情况。

【技术实现步骤摘要】
一种基于泰森多边形的城市暴雨积涝评价单元划分方法
本专利技术公开了一种利用低洼点，道路水系中心点以及检查井等为节点建立泰森多边形实现研究区域评价单元划分的方法，是属于城市内涝监测预警技术。
技术介绍
构建城市雨洪模型模拟不同降雨强度的暴雨积涝状况，是目前进行暴雨积涝灾害风险评估的重要技术方法。研究区内评价单元划分的不同方式会对模型的模拟结果产生较大影响。目前划分评价单元普遍采用的方法是利用单一的DEM数据，提取水流方向进行河网分级，实现流域的分割。但是该方法仅仅考虑地形数据，对于在城市区域人为建筑物比较密集的情况下存不合理性。提出了一种利用低洼点，道路水系中心点以及检查井等为节点建立泰森多边形实现研究区域评价单元划分的方法。泰森多边形(Voronoidiagram)是将所有相邻离散点连成三角形，作这些三角形各边的垂直平分线，将每个三角形的三条边的垂直平分线的交点(也就是外接圆的圆心)连接起来得到的多边形。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对目前研究中存在的缺陷，提供了一种结合相关地形因素，雨水管道数据，水系道路等来建立泰森多边形的评价单元划分方法。本专利技术采用的技术方案是：一种基于泰森多边形的城市暴雨积涝评价单元划分方法，包括以下步骤：(1)根据获取的DEM数据，采用D8算法计算出水流方向的数据；(2)根据水流方向数据进行洼地提取，并转换为矢量点数据；(3)对提取的低洼点进行缓冲区分析，同时合并重合叠的区域，提取合并区域的点状数据，达到归并聚集的低洼点的目的；(4)提取研究区域的道路和水系的中心线并创建一定规格的规则格网；(5)用规则格网分割、截取道路以及河流的中心线，选取每段中心线的中心点；(6)将真实管道数据的检查井和出水口概化为点状数据；(7)根据以上获得的低洼点，道路水系中心点以及检查井出水口为节点建立泰森多边形，从而实现了对研究区域评价单元的划分。说明：DEM是数字高程模型的缩写，是测绘部门地理信息数据的一种形式；D8算法及水流方向计算、洼地提取、缓冲区分析、规则网格创建、建立泰森多边形均为主流商业GIS软件所包含的功能算法，不属于本专利技术申请范围。有益效果：在本专利技术中，泰森多边形的使用，可以将对城市积水有重要影响的地形、雨水管道以及道路水系等提取出的离散点数据结合在一起，实现按照地表积水汇聚特征进行积涝评价单元划分。附图说明图1为本专利技术实施例DEM数据示意图；图2是本专利技术实施例水流方向示意图；图3为本专利技术实施例矢量点数据示意图；图4是本专利技术实施例合并重叠区域示意图；图5为本专利技术实施例提取点状数据示意图；图6是本专利技术实施例提取道路和水系中心线示意图；图7为本专利技术实施例提取分割后的线状要素中心点示意图；图8是本专利技术实施例将检查井和出水口概化为点状数据示意图；图9是本专利技术实施例研究区域评价单元的划分示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详述：现选取某市的部分区域作为实施例：一种基于泰森多边形的城市暴雨积涝评价单元划分方法，包括以下步骤：(1)相关DEM数据如图1所示，采用D8算法计算出该地的水流方向结果如图2所示；(2)进行洼地提取，并转换为矢量点数据，结果如图3所示，可以明显发现洼地点数量过多，需要对其进行筛选(3)对低洼点进行缓冲区分析，合并重叠的区域，如图4，再提取该区域的点状数据，达到归并聚集的低洼点的目的结果如图5所示；(4)根据研究区域的范围大小，重复筛选直到低洼点的数量满足研究区域构建的泰森多边形的大小范围在0.1-1平方公里；(5)提取该市的道路和水系的中心线，参考周围城区的规划格局创建800*800的规则格网对其进行分割，结果如图6所示，同时裁去部分超过DEM数据范围的道路线，防止单元划分的不合理性。(6)提取分割后的线状要素的中心点，保留主要道路和水系的点状数据后，结果如图7所示；(7)将真实管道数据的检查井和出水口概化为点状数据，如图8所示；(8)将以上获得的低洼点，道路水系中心点以及检查井出水口等合并为一个图层，并且建立泰森多边形，从而实现了对研究区域评价单元的划分，结果如图9所示。当然，以上只是本专利技术的典型实例，除此之外，本专利技术还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本专利技术要求保护的范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于泰森多边形的城市暴雨积涝评价单元划分方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）根据获取的DEM数据，采用D8算法计算出水流方向的数据；（2）根据水流方向数据进行洼地提取，并转换为矢量点数据；（3）对提取的低洼点进行缓冲区分析，同时合并重合叠的区域，提取合并区域的点状数据，达到归并聚集的低洼点的目的；（4）提取研究区域的道路和水系的中心线并创建一定规格的规则格网；（5）用规则格网分割、截取道路以及河流的中心线，选取每段中心线的中心点；（6）将真实管道数据的检查井和出水口概化为点状数据；（7）根据以上获得的低洼点，道路水系中心点以及检查井出水口为节点建立泰森多边形，从而实现了对研究区域评价单元的划分。

【技术特征摘要】
1.一种基于泰森多边形的城市暴雨积涝评价单元划分方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）根据获取的DEM数据，采用D8算法计算出水流方向的数据；（2）根据水流方向数据进行洼地提取，并转换为矢量点数据；（3）对提取的低洼点进行缓冲区分析，同时合并重合叠的区域，提取合并区域的点状数据，达到归并聚集的低洼点的目的...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛丰昌，张嫣然，黄敏敏，唐步兴，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32