一种基于栅格分析的小流域面平均降雨量测算方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于栅格分析的小流域面平均降雨量测算方法和系统，属于水文技术领域，解决了精确计算小流域面平均雨量数据，并同时兼顾计算及时性与预见性的问题。一种基于栅格分析小流域的降雨量预测方法，包括：S1、对拟进行分析的区域，提取集水区域，该集水区域即为小流域；S2、将提取的小流域与自然河网空间数据对照，使得小流域与自然环境匹配；S3、将步骤S1拟进行分析的区域，划分出母栅格；S4、将步骤S1提取的小流域划分出子栅格；S5、得到计算小流域面平均雨量时各母栅格的权重W

【技术实现步骤摘要】
一种基于栅格分析的小流域面平均降雨量测算方法和系统


[0001]本专利技术属于水文
，具体涉及一种基于栅格分析的小流域面平均降雨量测算方法和系统。

技术介绍

[0002]当前，自然灾害防治存在更高要求，延长防治预见期、提高预警精准度、扩大预警覆盖面是防治工作人员的迫切需求，这其中，对小流域雨量的精确分析和计算是各项水利预警工作开展的基础工作，显得尤为重要。
[0003]目前小流域的面平均降雨计算通常采用雨量采集站所采集到的实时降雨数据，通过各种加权计算，得出小流域的面平均雨量，使用此方式需根据雨量采集站所处空间位置划分具体流域，受限于雨量采集站的空间分布，不能反映真实自然地理状况，并且由于需要架设雨量采集站，成本较高，而且导致部分没有雨量采集站的区域，不能准确获得该区域降雨量。此外，由于方法的限制，只能计算实时数据，不能计算未来降雨量。这就使得目前小流域的面平均雨量计算无法做到准确性、及时性、预见性。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本申请提供一种基于栅格分析的小流域面平均降雨量测算方法和系统，可以精确计算小流域面平均雨量数据，并同时兼顾计算及时性与预见性。
[0005]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一方面，本专利技术提供了一种基于栅格分析的小流域面平均雨量测算方法，包括如下步骤：S1、对拟进行分析的区域，使用分辨率不超过30米的数字高程模型空间数据，通过地理信息系统处理软件分析并提取集水区域，该集水区域即为小流域；S2、将提取的小流域与自然河网空间数据对照，确定与自然环境匹配的小流域为最终提取的小流域；S3、将S1中拟进行分析的区域，按照间隔0.01~0.05的经纬度划分出母栅格，每个母栅格对应一个序号，序号表示母栅格在拟进行分析的区域中的位置，并将序号作为母栅格的索引号；S4、将S2中最终提取的小流域按照间隔0.001~0.005度的经纬度划分出子栅格，每个母栅格对应100个子栅格；S5、结合划分出母栅格的拟进行分析的区域和划分出子栅格的小流域得出每一个母栅格内与小流域地理空间重合的子栅格的个数，根据子栅格的个数得到计算小流域面平均雨量时各母栅格的权重W
i
；S6、周期性地获取雨量采集站所发送的拟进行分析的区域的实时降雨数据，或/和由气象部门发布的预报降雨数据，通过实时降雨数据或/和预报降雨数据获得小流域各母栅格雨量，然后结合小流域各母栅格的权重W
i
得到小流域面平均雨量。
[0006]进一步的，S1中，拟进行分析的区域为行政区，或为水系流域。
[0007]进一步的，S5中，权重W
i
为在一个母栅格内与小流域地理空间重合的子栅格的个数除以100。
[0008]进一步的，S6中，小流域各母栅格雨量通过栅格插值计算获得，栅格插值计算方法包括反距离权重法、多面函数法、克里金法中的一种或几种。
[0009]进一步的，S6中，t时刻小流域面平均雨量为：其中，P
t
表示t时刻小流域面平均雨量，W
i
表示小流域第i个母栅格的权重，P
i
表示小流域第i个母栅格雨量，小流域所对应的母栅格的具体位置源于S3中母栅格的索引号，n为小流域所对应的母栅格总数。
[0010]进一步的，在S6后还包括如下步骤：S6
′
、结合小流域或监测站点的设计暴雨成果数据，计算小流域降雨频率数据，以及小流域风险等级，设计暴雨成果数据包括小流域或监测站点编码，各频率年下的重现期雨量值。
[0011]另一方面，本专利技术还提供了一种基于栅格分析的小流域面平均雨量测算系统，具体包含输入模块、处理模块和输出模块；输入模块用于周期性接收或采集实时降雨数据和/或预报降雨数据，或按指定指令接收或采集指定时间或时间范围内的实时降雨数据和/或预报降雨数据，并将采集到的数据传递给处理模块；处理模块将上述S1
‑
S5提取的小流域，以及栅格划分数据、权重数据W
i
作为基础数据，并将所接收到的降雨数据进行栅格化分析，获得小流域各母栅格雨量，根据面积加权平均法计算得到小流域面平均雨量，最终将计算的小流域面平均雨量传递给输出模块；输出模块，将所接收到的结果输出到计算机可持久化设备当中。
[0012]进一步的，处理模块还包括附加处理子模块，附加处理子模块用于根据小流域面平均雨量计算小流域降雨频率和/或计算小流域风险等级。
[0013]进一步的，计算机可持久化设备包括关系型数据库、文档型数据库、文件中的至少一种。
[0014]进一步的，输出模块还包括日志信息输出子模块，用于输出系统运行过程当中所产生的日志信息。
[0015]与现有技术相比，本专利技术至少能实现以下技术效果之一：（1）本专利技术结合地形数据，提取贴合实际自然地理情况的小流域数据，摆脱了站点分布对流域划分的影响，能够反映雨水实际汇集情况。
[0016]（2）本专利技术对雨量数据进行栅格化细分，使计算的小流域面平均雨量数据分布更合理，考虑了实际地形情况以及降雨分布。
[0017]（3）本专利技术通过对预报数据的接入与分析处理，延长了灾害预警期，可对实际防灾减灾工作起指导作用。
[0018]（4）通过本专利技术的方法和系统获得的结果应用广泛，如可进一步由其它模型方法或应用系统使用，提高数据利用率，提升其它模型方法或应用系统的计算准确度。
[0019]综上，本专利技术通过GIS分析得到小流域所包含或对应的栅格信息，通过对实时降雨数据或预报降雨数据的接收或采集分析处理，计算得出小流域面平均雨量，兼顾计算精确性，及时性和预见性。
[0020]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0021]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件；图1为某省级行政区域小流域群提取结果；图2为图1中部分母栅格内小流域面积占比计算结果；图3为系统模块划分；图4为系统运转流程；图5为图1中局部小流域各母栅格雨量数据分级展示图。
具体实施方式
[0022]以下结合具体实施例对基于栅格分析的小流域面平均降雨量测算方法和系统作进一步的详细描述，这些实施例只用于比较和解释的目的，本专利技术不限定于这些实施例中。
[0023]本专利技术提供了一种基于栅格分析的小流域面平均降雨量测算方法，包括如下步骤：S1、对拟进行分析的区域，使用分辨率不超过30米的数字高程模型（DEM）空间数据，通过地理信息系统处理软件分析并提取集水区域，该集水区域即为小流域；如图1。
[0024]S2、将提取的小流域与自然河网空间数据对照，使得小流域出口为河网汇流点，或多个小流域经上下游汇流与河网重合或交汇，则提取的小流域与自然环境匹配；若小流域与自然环境不匹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于栅格分析的小流域面平均雨量测算方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、对拟进行分析的区域，使用分辨率不超过30米的数字高程模型空间数据，通过地理信息系统处理软件分析并提取集水区域，该集水区域即为小流域；S2、将提取的小流域与自然河网空间数据对照，确定与自然环境匹配的小流域为最终提取的小流域；S3、将S1中拟进行分析的区域，按照间隔0.01~0.05的经纬度划分出母栅格，每个母栅格对应一个序号，所述序号表示母栅格在拟进行分析的区域中的位置，并将所述序号作为母栅格的索引号；S4、将S2中最终提取的小流域按照间隔0.001~0.005度的经纬度划分出子栅格，每个所述母栅格对应100个所述子栅格；S5、结合划分出母栅格的拟进行分析的区域和划分出子栅格的小流域得出每一个母栅格内与小流域地理空间重合的子栅格的个数，根据所述子栅格的个数得到计算小流域面平均雨量时各母栅格的权重W
i
；S6、周期性地获取雨量采集站所发送的拟进行分析的区域的实时降雨数据，或/和由气象部门发布的预报降雨数据，通过实时降雨数据或/和预报降雨数据获得小流域各母栅格雨量，然后结合小流域各母栅格的权重W
i
得到小流域面平均雨量。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述S1中，所述拟进行分析的区域为行政区，或为水系流域。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述S5中，所述权重W
i
为在一个母栅格内与小流域地理空间重合的子栅格的个数除以100。4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述S6中，所述小流域各母栅格雨量通过栅格插值计算获得，栅格插值计算方法包括反距离权重法、多面函数法、克里金法中的一种或几种。5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述S6中，t时刻小流域面平均雨量为：其中，P
t
表示t时刻小...

【专利技术属性】
技术研发人员：祖建华，赵逊，马素英，夏述海，晓晨，
申请(专利权)人：北京慧图科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：