一种淹没过程模拟方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种淹没过程模拟方法及系统，涉及地理信息技术领域。该方法包括：通过水动力方程获取河网水位值；对淹没区域进行三角形网格单元划分；将水位值插值给三角形网格单元；将三角形网格单元的水位值与高程值进行对比，将水位值大于高程值的三角形网格单元确定为当前淹没单元；判断当前淹没单元的邻接三角形网格单元中是否存在可淹没单元；更新当前淹没单元；判断是否达到模拟时间。该方法通过将淹没区域进行不规则三角网格网化，使三角形更加适应不规则堤坝线，保证堤坝的连续性和位置的精度。还通过邻接三角形网格单元的扩散考虑淹没区域的连通性，解决了传统GIS采用简单水位判断法得到的非连通淹没区域的不连通性的缺陷。

A simulation method and system of inundation process

【技术实现步骤摘要】
一种淹没过程模拟方法及系统
本专利技术涉及地理信息
，尤其涉及一种淹没过程模拟方法及系统。
技术介绍
中国地域辽阔，自然条件复杂，洪水灾害发生会严重影响国民经济的发展和人民生命财产的安全。地理信息系统(GeographicInformationSystem，GIS)地形分析方法是目前一种分析淹没区域的方法。但是GIS地形分析方法因缺乏对洪水传播的物理特征描述，所以通常会得到一些不符合物理常识的结果，如淹没区域不连通，没有水力坡降等。因此GIS方法无法对洪水传播过程模拟。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术针对现有技术存在的问题，提供一种淹没过程模拟方法及系统，通过将GIS方法和水动力模型进行结合，解决了单纯的GIS地形分析方法无法对洪水传播过程模拟的问题，得到更加合理且准确的淹没过程模拟结果。技术方案：本专利技术所述的淹没过程模拟方法包括：通过水动力方程获取淹没区域当前时刻河网的所有水位值；对所述淹没区域进行三角形网格单元划分，得到多个三角形网格单元以及每个所述三角形网格单元的高程值；将所述河网的水位值分别插值给对应的三角形网格单元，确定三角形网格单元的水位值；将所有三角形网格单元的水位值与高程值进行对比，将水位值大于高程值的三角形网格单元确定为当前淹没单元；根据当前淹没单元与其邻接三角形网格单元之间的水位和高程关系，判断当前淹没单元的邻接三角形网格单元中是否存在可淹没单元，得到第一判断结果；当所述第一判断结果表示存在时，将所述可淹没单元标记为淹没单元并存储于淹没单元序列中；从所述淹没单元序列中删除在当前时刻之前被标记为淹没单元的三角形网格单元，得到当前淹没单元序列；判断所述当前淹没单元序列是否为空集，得到第二判断结果；当所述第二判断结果表示否时，将所述当前淹没单元序列中的三角形网格单元更新为当前淹没单元，返回执行步骤“根据当前淹没单元与其邻接三角形网格单元之间的水位和高程关系，判断当前淹没单元的邻接三角形网格单元中是否存在可淹没单元，得到第一判断结果”；当所述第二判断结果表示是时，判断是否达到模拟时间；当达到所述模拟时间时，停止模拟，完成一次淹没过程模拟；当未达到所述模拟时间时，更新当前时间所述河网的所有水位值，并返回执行步骤“将所述河网的水位值分别插值给对应的三角形网格单元，确定三角形网格单元的水位值”。进一步的，所述对所述淹没区域进行三角形网格单元划分，得到多个三角形网格单元以及每个所述三角形网格单元的高程值，具体包括：对所述淹没区域进行三角形网格划分，得到三角形网格；对所述三角形网格进行拓扑分析，得到网格单元；获取所述淹没区域的堤坝信息，以及确定与堤坝相近的所述网格单元；将所述堤坝设置为与堤坝相近的网格单元的边，重新对所述淹没区域进行三角形网格单元划分，得到三角形网格单元和三角形网格单元与河网节点映射关系表；根据所述三角形网格单元计算每个所述三角形网格单元的高程值。进一步的，所述根据当前淹没单元与其邻接三角形网格单元之间的水位和高程关系，判断当前淹没单元的邻接三角形网格单元中是否存在可淹没单元，具体包括：判断当前淹没单元的边是否为堤坝；当判断结果为是时，将堤坝的邻接三角形网格单元设置为非淹没单元；当判断结果为否时，将当前淹没单元的水位值与判断结果为否的边所对应的邻接三角形网格单元的高程值进行对比；当对比结果表示当前淹没单元的水位值大于判断结果为否的边所对应的邻接三角形网格单元的高程值时，将判断结果为否的边所对应的邻接三角形网格单元确定为可淹没单元。进一步的，所述通过水动力方程获取淹没区域当前时刻河网的所有水位值，具体包括：通过地理信息系统对淹没区域的数字高程模型进行数字地形分析，得到河网信息；获取所述淹没区域的淹没边界条件；根据所述淹没边界条件和所述河网信息，通过水动力方程得到所述淹没区域的水位时空变化信息；其中，所述水位时空变化信息包括河网的所有水位值。进一步的，所述将所述河网的水位值分别插值给对应的三角形网格单元，具体包括：根据所述水位时空变化信息和所述三角形网格单元与河网节点映射关系表，将所述河网的水位值分别插值给对应的三角形网格单元。本专利技术所述的淹没过程模拟系统包括：获取水位值模块，用于通过水动力方程获取淹没区域当前时刻河网的所有水位值；三角形网格单元划分模块，用于对所述淹没区域进行三角形网格单元划分，得到多个三角形网格单元以及每个所述三角形网格单元的高程值；插值模块，用于将所述河网的水位值分别插值给对应的三角形网格单元，确定三角形网格单元的水位值；确定当前淹没单元模块，用于将所有三角形网格单元的水位值与高程值进行对比，将水位值大于高程值的三角形网格单元确定为当前淹没单元；第一判断模块，用于根据当前淹没单元与其邻接三角形网格单元之间的水位和高程关系，判断当前淹没单元的邻接三角形网格单元中是否存在可淹没单元，得到第一判断结果；淹没单元存储模块，用于当所述第一判断结果表示存在时，将所述可淹没单元标记为淹没单元并存储于淹没单元序列中；当前淹没单元序列获取模块，用于从所述淹没单元序列中删除在当前时刻之前被标记为淹没单元的三角形网格单元，得到当前淹没单元序列；第二判断模块，用于判断所述当前淹没单元序列是否为空集，得到第二判断结果；当前淹没单元更新模块，用于当所述第二判断结果表示否时，将所述当前淹没单元序列中的三角形网格单元更新为当前淹没单元，并返回执行所述第一判断模块；模拟时间判断模块，用于当所述第二判断结果表示是时，判断是否达到模拟时间；停止模拟模块，用于当所述模拟时间判断模块的结果为是时，停止模拟，完成一次淹没过程模拟；水位值更新模块，用于当所述模拟时间判断模块的结果为否时，更新当前时间所述河网的所有水位值，并返回执行所述插值模块。进一步的，所述三角形网格单元划分模块具体包括：三角形网格划分单元，用于对所述淹没区域进行三角形网格划分，得到三角形网格；网格单元获取单元，用于对所述三角形网格进行拓扑分析，得到网格单元；获取堤坝信息单元，用于获取所述淹没区域的堤坝信息，以及确定与堤坝相近的网格单元；三角形网格单元获取单元，用于所述堤坝设置为与堤坝相近的网格单元的边，重新对所述淹没区域进行三角形网格单元划分，得到三角形网格单元和三角形网格单元与河网节点映射关系表；计算高程值单元，用于根据所述三角形网格单元计算每个所述三角形网格单元的高程值。进一步的，所述第一判断模块具体包括：堤坝判断单元，用于判断所述当前淹没单元的边是否为堤坝；非淹没单元获取单元，用于当堤坝判断单元的结果为是时，将堤坝的邻接三角形网格单元设置为非淹没单元；高程值对比单元，用于当堤坝判断单元的结果为否时，将当前淹没单元的水位值与判断结果为否的边所对应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种淹没过程模拟方法，其特征在于该方法包括：/n通过水动力方程获取淹没区域当前时刻河网的所有水位值；/n对所述淹没区域进行三角形网格单元划分，得到多个三角形网格单元以及每个所述三角形网格单元的高程值；/n将所述河网的水位值分别插值给对应的三角形网格单元，确定三角形网格单元的水位值；/n将所有三角形网格单元的水位值与高程值进行对比，将水位值大于高程值的三角形网格单元确定为当前淹没单元；/n根据当前淹没单元与其邻接三角形网格单元之间的水位和高程关系，判断当前淹没单元的邻接三角形网格单元中是否存在可淹没单元，得到第一判断结果；/n当所述第一判断结果表示存在时，将所述可淹没单元标记为淹没单元并存储于淹没单元序列中；/n从所述淹没单元序列中删除在当前时刻之前被标记为淹没单元的三角形网格单元，得到当前淹没单元序列；/n判断所述当前淹没单元序列是否为空集，得到第二判断结果；/n当所述第二判断结果表示否时，将所述当前淹没单元序列中的三角形网格单元更新为当前淹没单元，返回执行步骤“根据当前淹没单元与其邻接三角形网格单元之间的水位和高程关系，判断当前淹没单元的邻接三角形网格单元中是否存在可淹没单元，得到第一判断结果”；/n当所述第二判断结果表示是时，判断是否达到模拟时间；/n当达到所述模拟时间时，停止模拟，完成一次淹没过程模拟；/n当未达到所述模拟时间时，更新当前时间所述河网的所有水位值，并返回执行步骤“将所述河网的水位值分别插值给对应的三角形网格单元，确定三角形网格单元的水位值”。/n...

【技术特征摘要】
1.一种淹没过程模拟方法，其特征在于该方法包括：
通过水动力方程获取淹没区域当前时刻河网的所有水位值；
对所述淹没区域进行三角形网格单元划分，得到多个三角形网格单元以及每个所述三角形网格单元的高程值；
将所述河网的水位值分别插值给对应的三角形网格单元，确定三角形网格单元的水位值；
将所有三角形网格单元的水位值与高程值进行对比，将水位值大于高程值的三角形网格单元确定为当前淹没单元；
根据当前淹没单元与其邻接三角形网格单元之间的水位和高程关系，判断当前淹没单元的邻接三角形网格单元中是否存在可淹没单元，得到第一判断结果；
当所述第一判断结果表示存在时，将所述可淹没单元标记为淹没单元并存储于淹没单元序列中；
从所述淹没单元序列中删除在当前时刻之前被标记为淹没单元的三角形网格单元，得到当前淹没单元序列；
判断所述当前淹没单元序列是否为空集，得到第二判断结果；
当所述第二判断结果表示否时，将所述当前淹没单元序列中的三角形网格单元更新为当前淹没单元，返回执行步骤“根据当前淹没单元与其邻接三角形网格单元之间的水位和高程关系，判断当前淹没单元的邻接三角形网格单元中是否存在可淹没单元，得到第一判断结果”；
当所述第二判断结果表示是时，判断是否达到模拟时间；
当达到所述模拟时间时，停止模拟，完成一次淹没过程模拟；
当未达到所述模拟时间时，更新当前时间所述河网的所有水位值，并返回执行步骤“将所述河网的水位值分别插值给对应的三角形网格单元，确定三角形网格单元的水位值”。


2.根据权利要求1所述的淹没过程模拟方法，其特征在于：所述对所述淹没区域进行三角形网格单元划分，得到多个三角形网格单元以及每个所述三角形网格单元的高程值，具体包括：
对所述淹没区域进行三角形网格划分，得到三角形网格；
对所述三角形网格进行拓扑分析，得到网格单元；
获取所述淹没区域的堤坝信息，以及确定与堤坝相近的网格单元；
将所述堤坝设置为与堤坝相近的网格单元的边，重新对所述淹没区域进行三角形网格单元划分，得到三角形网格单元和三角形网格单元与河网节点映射关系表；
根据所述三角形网格单元计算每个所述三角形网格单元的高程值。


3.根据权利要求2所述的淹没过程模拟方法，其特征在于：所述根据当前淹没单元与其邻接三角形网格单元之间的水位和高程关系，判断当前淹没单元的邻接三角形网格单元中是否存在可淹没单元，具体包括：
判断当前淹没单元的边是否为堤坝；
当判断结果为是时，将堤坝的邻接三角形网格单元设置为非淹没单元；
当判断结果为否时，将当前淹没单元的水位值与判断结果为否的边所对应的邻接三角形网格单元的高程值进行对比；
当对比结果表示当前淹没单元的水位值大于判断结果为否的边所对应的邻接三角形网格单元的高程值时，将判断结果为否的边所对应的邻接三角形网格单元确定为可淹没单元。


4.根据权利要求2所述的淹没过程模拟方法，其特征在于：所述通过水动力方程获取淹没区域当前时刻河网的所有水位值，具体包括：
通过地理信息系统对淹没区域的数字高程模型进行数字地形分析，得到河网信息；
获取所述淹没区域的淹没边界条件；
根据所述淹没边界条件和所述河网信息，通过水动力方程得到所述淹没区域的水位时空变化信息；其中，所述水位时空变化信息包括河网的所有水位值。


5.根据权利要求4所述的淹没过程模拟方法，其特征在于：所述将所述河网的水位值分别插值给对应的三角形网格单元，具体包括：
根据所述水位时空变化信息和所述三角形网格单元与河网节点映射关系表，将所述河网的水位值分别插值给对应的三角形网格单元。


6.一种淹没过程模拟系统，其特征在于包括：
获取水位...

【专利技术属性】
技术研发人员：张卓，宋志尧，胡迪，郭飞，彭国强，
申请(专利权)人：南京泛在地理信息产业研究院有限公司，南京师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32