一种一维水动力模型断面数据转换为二维水动力模型地形数据的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及水动力模型地形数据处理领域，尤其涉及一种一维水动力模型断面数据转换为二维水动力模型地形数据的方法及装置。对一维水动力模型河网矢量线重采样、实测断面数据沿河段方向进行线性加密、获取水动力模型河网空间及属性数据、获取该河段的名称及构成河段线段的顶点坐标集合，获取该河段所有加密后的断面及对应桩号的数据集合、根据断面桩号及所处河段线段的顶点坐标集合，计算出该桩号位置的x、y坐标，分别提取断面中泓线左侧、右侧起点距及高程数据，按左右侧垂直河段方向计算起点距对应的x、y坐标、最终形成x、y、高程格式的断面地形数据。本发明专利技术的有益效果在于解决了现有技术中基于断面测量数据或已建立的一维水动力模型转换为二维水动力模型时低效及失真的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种一维水动力模型断面数据转换为二维水动力模型地形数据的方法及装置


[0001]本专利技术涉及水动力模型地形数据处理领域，尤其涉及一种一维水动力模型断面数据转换为二维水动力模型地形数据的方法及装置。

技术介绍

[0002]水动力模型是描述水流受力与运动相互关系的数学模型。依据流体力学基本方程,建立数学模型,对流动水的动力过程进行数值模拟。数学模型通常是微分方法的定解问题,并采用数值方法求解。一维水动力模型是忽略水流横向变化而简化的数学模型，在河流模拟中广泛应用，相对二维水动力模型，不能模拟出水流在横向的变化规律。因此，在实际研究工作中亟需将一维水动力模型快速、准确地转换为二维水动力模型，但由于一维水动力模型一般是以河道断面起点距和高程的数据形式表征河道地形，不能表征出河道实际纵向的形状，以此断面数据采用线性、距离加权、邻近法等插值算法插值到二维水动力模型网格时，会造成失真，难以准确刻画河道地形。
[0003]为了提升二维水动力模型网格地形仿真水平，相关模型软件也都提供了各种插值算法，但由于未考虑河网实际流向，一般都是基于理想的数据格式，缺乏与实际测量数据的有效衔接，导致基于断面测量数据或已建立的一维水动力模型，都不能有效、准确地转换为二维水动力模型。
[0004]基于此，亟需一种一维水动力模型断面数据转换为二维水动力模型地形数据的方法及装置，以解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种一维水动力模型断面数据转换为二维水动力模型地形数据的方法，以解决现有技术中基于断面测量数据或已建立的一维水动力模型转换为二维水动力模型时低效及失真的问题。
[0006]根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种一维水动力模型断面数据转换为二维水动力模型地形数据的方法，所述方法包括：
[0007]S1、对一维水动力模型河网矢量线重采样，使得顶点均匀分布且符合目标精度；
[0008]S2、对一维水动力模型实测断面数据沿河段方向进行线性加密，使得沿河段方向均匀分布且符合目标精度；
[0009]S3、获取一维水动力模型河网空间(每条河段矢量线的顶点x、y坐标值) 及属性数据(相应的每条河段名称)；
[0010]S4、遍历每条河段，获取该河段的名称及构成河段线段的顶点坐标集合，获取该河段所有加密后的断面及对应桩号的数据集合；
[0011]S5、遍历断面，根据断面桩号及所处河段线段的顶点坐标集合，计算出该桩号位置的x、y坐标，分别提取断面中泓线左侧、右侧起点距及高程数据，按左右侧垂直河段方向计
算起点距对应的x、y坐标；
[0012]S6、遍历完所有河段的所有断面，最终形成x、y、高程格式的断面地形数据。
[0013]进一步地，所述步骤S5中计算断面桩号位置的x、y坐标的具体方法如下：
[0014]图1中河段R由多个河段线段构成，该河段各点坐标其中V
(1)
、V
(2)
、
……
V (n)
为各河段线段顶点。断面C
(1)
、C
(2)
、
……
C
(m+4)
为位于各河段线段上的河道断面，一维水动力模型中所需的河道断面数据由河道断面桩号、该断面各高程点起点距(断面上测点距河道线段的距离)及相应高程值三要素组成；而二维模型中所需的地形数据为点坐标X、Y及高程值。一维模型中，断面桩号位置的坐标X、Y值即断面与河道相交处的坐标X、Y值，以求解图中河段V
(m)
V
(m+1)
与其上断面C
(m)
交点O
(m)
坐标X、Y值为例进行算法推导：
[0015]V
(m)
、V
(m+1)
两点的坐标分别为(X
V(m)
，Y
V(m)
)、(X
V(m+1)
，Y
V(m+1)
)，则河段 V
(m)
V
(m+1)
的斜率
[0016][0017]则河段V
(m)
V
(m+1)
所在直线方程可表示为
[0018]y＝k1(x
‑
X
V(m)
)+Y
V(m)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1) 假设断面C
(m)
的桩号为L
O(m)
，即点O
(m)
沿河道到河段R起点V
(1)
的距离为L
O(m)
，断面C
(m)
与k1交点O
(m)
坐标为(X
O(m)
，Y
O(m)
)。已知V
(1)
、V
(2)
、V
(m)
点坐标，可求得河段V
(1)
V
(2)
、V
(2)
V
(m)
的长度分别为L1、L2，则V
(m)
O
(m)
的距离为 L
O(m)
‑
L1‑
L2，则根据两点间距离公式可得
[0019][0020]则
[0021][0022]将(3)式代入(1)式，可求得Y
O(m)
，则(X
O(m)
，Y
O(m)
)即为断面C
(m)
桩号位置坐标值。
[0023]上述为一个断面的桩号位置坐标求解过程，应用程序可通过扫描循环对河段各断面桩号位置坐标进行快速求解并输出。
[0024]进一步地，所述步骤S5中计算断面桩号位置的x、y坐标对应高程的具体方法如下：
[0025]如图1，令断面C
(m)
所在直线斜率为k2，由于其与河段V
(m)
V
(m+1)
垂直，故 k1k2＝
‑
1，前述内容已求得O
(m)
坐标为(Y
O(m)
，Y
O(m)
)，则断面C
(m)
所在直线方程可表示为
[0026]y＝k2(x
‑
X
O(m)
)+Y
O(m)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0027]断面C
(m)
上的点L
(m)
到点O的距离即平距为已知的d
L(m)
，其高程值为h
L(m)
，假设该点为(X
L(m)
，Y
L(m)
)，根据两点间距离公式可得
[0028][0029]可求得
[0030][0031]将(6)式代入(4)式可求得Y
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一维水动力模型断面数据转换为二维水动力模型地形数据的方法，其特征在于，所述方法包括：S1、对一维水动力模型河网矢量线重采样，使得顶点均匀分布且符合目标精度；S2、对一维水动力模型实测断面数据沿河段方向进行线性加密，使得沿河段方向均匀分布且符合目标精度；S3、获取一维水动力模型河网空间(每条河段矢量线的顶点x、y坐标值)及属性数据(相应的每条河段名称)；S4、遍历每条河段，获取该河段的名称及构成河段线段的顶点坐标集合，获取该河段所有加密后的断面及对应桩号的数据集合；S5、遍历断面，根据断面桩号及所处河段线段的顶点坐标集合，计算出该桩号位置的x、y坐标，分别提取断面中泓线左侧、右侧起点距及高程数据，按左右侧垂直河段方向计算起点距对应的x、y坐标；S6、遍历完所有河段的所有断面，最终形成x、y、高程格式的断面地形数据。2.根据权利要求1所述的一维水动力模型断面数据转换为二维水动力模型地形数据的方法，其特征在于，所述步骤S5中计算断面桩号位置x、y坐标的具体方法以下图中河段R为例说明：中河段R由多个河段线段构成，该河段各点坐标其中V
(1)
、V
(2)
、
……
V
(n)
为各河段线段顶点。断面C
(1)
、C
(2)
、
……
C
(m+4)
为位于各河段线段上的河道断面，一维水动力模型中所需的河道断面数据由河道断面桩号、该断面各高程点起点距(断面上测点距河道线段的距离)及相应高程值三要素组成；而二维模型中所需的地形数据为点坐标X、Y及高程值。一维模型中，断面桩号位置的坐标X、Y值即断面与河道相交处的坐标X、Y值，以求解图中河段V
(m)
V
(m+1)
与其上断面C
(m)
交点O
(m)
坐标X、Y值为例进行算法推导：V
(m)
、V
(m+1)
两点的坐标分别为则河段的斜率则河段V
(m)
V
(m+1)
所在直线方程可表示为假设断面C
(m)
的桩号为即点O
(m)
沿河道到河段R起点V
(1)
的距离为...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾鹏，
申请(专利权)人：生态环境部环境工程评估中心，
类型：发明
国别省市：