控制性大型水库空间布局确定方法、装置、设备和介质制造方法及图纸

本公开提供了一种国家水网控制性大型水库空间布局确定方法，包括：获取流域DEM地形数据和遥感影像数据；基于DEM地形数据获取多个满足水库成库条件的坝址特征点；对任一个坝址特征点，假定坝高参数，计算水库库容；判断水库库容是否满足大型水库库容要求，如果满足，则判断该坝址特征点是否满足水库淹没要求，如果满足，则记录该坝址特征点及其空间布局边界，并返回继续下一个坝址特征点，直至遍历所有坝址特征点，得到流域内所有大型水库空间布局；否则，直接返回继续下一个坝址特征点。本公开还提供了一种国家水网控制性大型水库空间布局确定装置、设备、存储介质和程序产品。利用本公开，克服了对高精度地形图资料和移民淹没实物调查工作的依赖。物调查工作的依赖。物调查工作的依赖。

【技术实现步骤摘要】
控制性大型水库空间布局确定方法、装置、设备和介质


[0001]本公开涉及水利工程
，具体涉及一种国家水网控制性大型水库空间布局确定方法、装置、设备、介质和程序产品。

技术介绍

[0002]实施国家水网重大工程，是加快完善现代化高质量水利基础设施体系的重要任务，是优化我国水资源配置、全面提高水安全保障能力的根本举措。控制性大型水库是国家水网的重要组成部分，其空间布局确是国家各级水网规划编制时需要解决的关键问题。
[0003]目前，较为成熟的大型水库空间布局确定方法为，首先在1：50000大比例尺地形图上量算水库坝址以上集水面积，其次在更高精度的地形图(例如1∶10000地形图)上量算水库库容，并确定淹没范围，在此基础上安排专业技术人员前往水库淹没范围开展实物调查工作，并经多次人工判断、反复协调后最终确定控制性大型水库空间布局。
[0004]采用该方法确定的大型水库空间布局，虽然精度较高，但存在两方面的制约：一是对高精度地形图等基础资料的依赖程度较高，无论是1∶50000地形图还是1∶10000地形图均难以公开获取；二是需要在规划编制前期投入大量专业技术人员从事库区移民淹没调查等外业工作，所需人力资源和时间成本均较高，难以满足各级水网规划编制阶段的现实需要。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本公开的主要目的在于提供一种国家水网控制性大型水库空间布局确定方法、装置、设备、介质和程序产品，以克服现有技术中对高精度地形图资料和移民淹没实物调查工作的依赖，节约资源和降低成本。
[0006]根据本公开的第一个方面，提供了一种国家水网控制性大型水库空间布局确定方法，包括：
[0007]S1：预先获取流域数字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)地形数据和遥感影像数据；
[0008]S2：基于DEM地形数据获取多个满足水库成库条件的坝址特征点；
[0009]S3：对任意一个坝址特征点，假定坝高参数，计算水库库容；
[0010]S4：判断水库库容是否满足大型水库库容要求，如果满足，则执行步骤S5；否则，返回步骤S3，对该坝址特征点，重新假定坝高参数，计算水库库容；
[0011]S5：利用流域地形表面对水库坝顶高程对应的参考平面进行裁切，得到水库空间布局边界，并结合预先获取的遥感影像数据进行淹没范围地类目读解译；
[0012]S6：判断该坝址特征点是否满足水库淹没要求，如果满足，则记录该坝址特征点及其空间布局边界，并返回步骤S3，继续下一个坝址特征点，直至遍历所有坝址特征点，得到流域内所有大型水库空间布局；否则，直接返回步骤S3，继续下一个坝址特征点，直至遍历所有坝址特征点，得到流域内所有大型水库空间布局。
[0013]根据本公开的实施例，步骤S1中所述DEM地形数据是从30m全球DEM地形数据或预
先存档的DEM地形数据中获取的，所述遥感影像数据是卫星遥感影像数据或航空遥感影像数据。
[0014]根据本公开的实施例，所述步骤S2包括：
[0015]S21：对DEM地形数据进行处理，获取满足预先给定的水库控制流域面积的河网栅格；
[0016]S22：对DEM地形数据进行坡度分析计算，并采用邻域分析，计算每个河网栅格的平均坡度，并从河网栅格中选择临近栅格平均坡度大于10度的河网栅格，作为选择的水库坝址特征点。
[0017]根据本公开的实施例，所述步骤S21包括：
[0018]S211：预先设定一个流域面积180平方千米；
[0019]S212：考虑到DEM地形数据的最小栅格的面积为长30米
×
宽30米＝900平方米，则满足流域面积要求的区域至少有N＝180
×
1000
×
1000/900＝20万个；
[0020]S213：利用ArcGIS软件中的Spatial Analys工具——地图代数——栅格计算器，输入Con(
″
流量
″
＞＝200000，1)，保存为输出河网栅格。
[0021]根据本公开的实施例，所述步骤S22包括：
[0022]S221：利用ArcGIS软件的空间分析中的表面分析中的“坡度”工具，计算所有河网栅格的坡度；
[0023]S222：利用ArcGIS软件的空间分析中的邻域分析中的“块统计”工具，计算河网栅格的平均坡度；
[0024]S223：在ArcGIS中叠加所述河网栅格，以及平均坡度，从河网栅格中选择临近栅格平均坡度大于10度的河网栅格，作为选择的水库坝址特征点。
[0025]根据本公开的实施例，所述步骤S3包括：对任意一个坝址特征点，预先假定坝高参数，考虑水库坝址点高程，确定水库坝顶高程，并以该坝顶高程选取参考平面，计算流域地形表面到参考平面之间的体积，得到为水库库容。
[0026]根据本公开的实施例，所述对任意一个坝址特征点，预先假定坝高参数，考虑水库坝址点高程，确定水库坝顶高程，并以该坝顶高程选取参考平面，计算流域地形表面到参考平面之间的体积，得到为水库库容，具体包括：
[0027]S31：假定任意一个坝址特征点的高程为Z0，坝高参数为H，则水库坝顶高程Z1＝Z0+H；
[0028]S32：利用ArcGIS的3D分析中的功能性表面中的“表面体积”工具，分析以高程为Z1的参考平面至DEM地形表面之间的体积，即为水库库容。
[0029]根据本公开的实施例，步骤S6中所述判断该坝址特征点是否满足水库淹没要求，包括：根据遥感影像数据，在水库空间布局边界内如果没有乡镇及以上的政府所在地，则判断该坝址特征点满足水库淹没要求；如果有乡镇及以上的政府所在地，则判断不满足水库淹没要求。
[0030]根据本公开的第二个方面，提供了一种国家水网控制性大型水库空间布局确定装置，包括：
[0031]数据获取模块，用于预先获取流域数字高程模型DEM地形数据和遥感影像数据；
[0032]坝址特征点获取模块，用于基于DEM地形数据获取多个满足水库成库条件的坝址
特征点；
[0033]水库库容确定模块，用于对任意一个坝址特征点，假定坝高参数，计算水库库容；
[0034]水库库容判断模块，用于判断水库库容是否满足大型水库库容要求，如果满足，则利用流域地形表面对水库坝顶高程对应的参考平面进行裁切，得到水库空间布局边界，并结合预先获取的遥感影像数据进行淹没范围地类目读解译；否则，对该坝址特征点，重新假定坝高参数，计算水库库容；
[0035]坝址特征点判断模块，用于判断该坝址特征点是否满足水库淹没要求，如果满足，则记录该坝址特征点及其空间布局边界，并返回继续下一个坝址特征点，直至遍历所有坝址特征点，得到流域内所有大型水库空间布局；否则，直接返回继续下一个坝址特征点，直至遍历所有坝址特征点，得到流域内所有大型水库空间布局。
[0036]根据本公开的第三个方面，提供了一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种国家水网控制性大型水库空间布局确定方法，其特征在于，包括：S1：预先获取流域数字高程模型DEM地形数据和遥感影像数据；S2：基于DEM地形数据获取多个满足水库成库条件的坝址特征点；S3：对任意一个坝址特征点，假定坝高参数，计算水库库容；S4：判断水库库容是否满足大型水库库容要求，如果满足，则执行步骤S5；否则，返回步骤S3，对该坝址特征点，重新假定坝高参数，计算水库库容；S5：利用流域地形表面对水库坝顶高程对应的参考平面进行裁切，得到水库空间布局边界，并结合预先获取的遥感影像数据进行淹没范围地类目读解译；S6：判断该坝址特征点是否满足水库淹没要求，如果满足，则记录该坝址特征点及其空间布局边界，并返回步骤S3，继续下一个坝址特征点，直至遍历所有坝址特征点，得到流域内所有大型水库空间布局；否则，直接返回步骤S3，继续下一个坝址特征点，直至遍历所有坝址特征点，得到流域内所有大型水库空间布局。2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，步骤S1中所述DEM地形数据是从30m全球DEM地形数据或预先存档的DEM地形数据中获取的，所述遥感影像数据是卫星遥感影像数据或航空遥感影像数据。3.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述步骤S2包括：S21：对DEM地形数据进行处理，获取满足预先给定的水库控制流域面积的河网栅格；S22：对DEM地形数据进行坡度分析计算，并采用邻域分析，计算每个河网栅格的平均坡度，并从河网栅格中选择临近栅格平均坡度大于10度的河网栅格，作为选择的水库坝址特征点。4.根据权利要求3所述的确定方法，其特征在于，所述步骤S21包括：S211：预先设定一个流域面积180平方千米；S212：考虑到DEM地形数据的最小栅格的面积为长30米
×
宽30米＝900平方米，则满足流域面积要求的区域至少有N＝180
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1000
×
1000/900＝20万个；S213：利用ArcGIS软件中的SpatialAnalys工具——地图代数——栅格计算器，输入Con(
″
流量
″
＞＝200000，1)，保存为输出河网栅格。5.根据权利要求3所述的确定方法，其特征在于，所述步骤S22包括：S221：利用ArcGIS软件的空间分析中的表面分析中的“坡度”工具，计算所有河网栅格的坡度；S222：利用ArcGIS软件的空间分析中的邻域分析中的“块统计”工具，计算河网栅格的平均坡度；S223：在ArcGIS中叠加所述河网栅格，以及平均坡度，从河网栅格中选择临近栅格平均坡度大于10度的河网栅格，作为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李臻，杨伟韬，杨晴，张梦然，张维蓉，
申请(专利权)人：水利部水利水电规划设计总院，
类型：发明
国别省市：