河道监测和三维模型的建立及应用制造技术

河道监测和三维模型的建立及应用，它涉及一种河道监测和三维模型建立的方法和应用，具体涉及河道水文和污染情况监测及三维模型的建立及应用。在整体被监测河道上均匀设置有多个监测点S，多个监测点分别为S1、S2、S3、S4……

【技术实现步骤摘要】
河道监测和三维模型的建立及应用


[0001]本专利技术涉及一种河道监测和三维模型建立的方法和应用，具体涉及河道水文和污染情况监测及三维模型的建立及应用。

技术介绍

[0002]目前工程水力学的研究由于其水流条件的复杂性和三维性，普遍采用物理模型试验的方法进行研究。物理模型试验的最重要的工作就是制作河道地形模型。制作河道地形模型通常采用的办法是先制作一个模型边墙，然后向模型边墙充填河沙，然后制作河道断面。随着数字化程度的日益提高，简单的物理模型已经不能满足河道监测模型的需求。数字化河道模型的建立和应用才能满足日益增长的需求。
[0003]现有的河道监测大多为单项监测，例如河床监测、水位监测、含沙量监测、水面宽度监测、水污染监测等等，这些河道的监测由不同机构和不同的部门实施，通过长期数据的监测得到对应的监测数据，生成对应的数据模型，但是这些数据难以综合利用，已经无法满足当前对于河道数据监测和河道三维模型的实际需求。而且目前的这些数据通用性差、监测数据较乱、步骤繁杂，难以满足人们的需求，用户也不能直观了解到河道的真是情况。
[0004]河道污染监测比河道水文监测的发展要超前很多，但是目前的河道污染监测大多还是建立的定点监测、数据汇报、数据汇总，但是对于污染源的确定、污染辐射情况无法通过现有的监测手段得以了解，现有的河道污染模型也无法建立和预测。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种河道监测和三维模型的建立及应用，它能监测多种河道数据，这些数据包括水文资料、水污染情况、河床情况、水生植物生长情况等等，并通过多点、多重监测的数据建立河道三维模型，有利于河道的后期管理，也能方便各部门对河道的综合管理，也可以建立河道情况变化的情况预测，为河道的疏浚、污染治理等提供良好的数据和模型支持。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案是：整体被监测河道上均匀设置有多个监测点S，多个监测点分别为S1、S2、S3、S4……
Sn，相邻监测点之间距离为200
‑
1000m；每个监测点S均设置有水位监测数据A、淤泥深度监测B、水生植物监测C、河床高度监测D、水流速度E、水含沙量F、水面宽度H、水污染情况监测W；每个监测点S的水位监测数据为A1、A2、A3……
An，将每个监测点S所监测的数据进行横向记录和纵向记录，横向记录为每个不同监测点Sn的数据分别为An、Bn、Cn、Dn、En、Fn、Wn；纵向记录为每个数据点不同时间点的记录的数据分别为A
n
‑1、A n
‑2、A n
‑3、A n
‑4……
A n
‑5，每个时间点之间间隔为12
‑
72小时；通过每个监测数据的横向记录建立数据曲线，两个监测点之间的数据通过多个数据点之间的数据均值获取，同一数据监测通过不同点的数据均值获取横向数据曲线AA、BB、CC、DD、EE、FF、HH、WW；同一数据监测点S的水位监测数据A的顺位时间节点数据为A
n
‑1、A n
‑2、A n
‑3、A n
‑4……
A n
‑5，将A
n
‑1、A n
‑2、A n
‑3、A n
‑4……
A n
‑5通过时间轴形成水位日曲线、水位周曲线、水位月曲线、水
位年曲线，同样其它检测点也为生成淤泥深度月曲线、水生植物月曲线、河床高度月曲线、水流速度月曲线、水含沙量月曲线、睡眠宽度月曲线、水污染情况月曲线。
[0007]所述的横向记录数据An、Bn、Cn、Dn、En、Fn、Wn，通过横向记录数据生成的横向数据曲线AA、BB、CC、DD、EE、FF、HH、WW建立河道虚拟三维模型，河道虚拟三维模型包括水位数据、淤泥深度、水生植物情况、河床高度、水流速度、水含沙量、水面宽度、水污染情况等，通过纵向曲线建立河道虚拟三维模型变化情况及预测模型。虚拟三维模型可以记录河道的水文、河床、水情、污染等情况，通过时间线的变化对河道的变化情况进行预测，例如固定时间点的水位预测，河床淤泥情况预测可以设置清淤周期。
[0008]所述水位监测A1、A2、A3……
An采集水位实体数据，并根据实测数据表现出的河道断面水位梯状特征，采用相应数量的倒等腰梯形断面对该河道断面进行虚拟拟合，并得到各梯形断面的上底宽、下底宽、高值；根据断面面积以及其对应的流域汇流面积，得到河道断面面积；通过水位日曲线、水位周曲线、水位月曲线、水位年曲线得到河道端面水位变化曲线。通过端面水位变化曲线可以预测水位情况以及上游放水泄洪利用预期、下游用水情况等，有利于泄洪、防洪、灌溉等河道应用，在利用河道的同时更好的保护河道，确保河道健康利用。
[0009]所述的水污染情况检测W，对每个监测点S1、S2、S3、S4……
Sn进行水污染情况检测，通过检测数据与预设的污染元素分析库进行比对，从所述污染元素分析库中确定所述监测点对应的采样信息；获取预设的监测点信息，从监测点信息数据库中确定污染河道对应的位置信息。通过不同检测点之间的数据差可以清晰获取水污染的来源点，有助于环保和河道管理部门对于水污染源头的控制，也能清晰获取水污染的污染情况，有利于在水污染产生后及时和有效的进行后期处理。
[0010]所述的水污染情况检测W，每个监测点W1、W2、W3、W4……
Wn的水污染数据，判断水污染物的扩散维度，并基于所述判断结果搭建水污染物含量虚拟模型。该模型根据每个水污染检测点的数据模型，确定治理和防控方案。
[0011]所述的判断水污染物的扩散维度，判断污染物扩散维度的具体步骤包括：当污染物进入水体后在各个方向上完全均匀混合，则判定污染物扩散维度为零维，并搭建零维水环境容量虚拟模型；当水体污染物浓度仅在一个方向上发生变化，而在其余两个方向上不变，则判定污染物扩散维度为一维，并搭建一维水环境容量虚拟模型；当水体污染物浓度仅在一个方向上不变，而在其余两个方向上发生变化，则判定污染物扩散维度为二维，并搭建二维水环境容量虚拟模型。它采用不同维度的水污染情况虚拟模型，不仅有助于更加精确的计算出水污染容量，也有助于确定治理和防控方案，能够更好地控制和管理河道。
[0012]所述的水污染情况检测W包含总磷含量检测、总氮含量检测、化学含氧量检测、重金属含量检测、病原微生物含量检测。
[0013]本专利技术通过建立河道三维虚拟模型，实现对河道的纵向监测和横向监测，每个监测点S均含有水位监测数据A、淤泥深度监测B、水生植物监测C、河床高度监测D、水流速度E、水含沙量F、水面宽度H、水污染情况监测W，通过对上述数据的横向数据采集（不同监测点）和纵向数据采集（相同监测点不同时间节点），从而建立整体河道虚拟三维模型；横向的数据模型可以让用户和相关部门实时了解当前河道的水文、河床、污染、水生植物、淤泥、水面宽度等实时情况，可以方便有关部门制定相关的河道治理和利用方案。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.河道监测和三维模型的建立及应用，其特征在于：它采用以下技术方案是：整体被监测河道上均匀设置有多个监测点S，多个监测点分别为S1、S2、S3、S4……
Sn，相邻监测点之间距离为200
‑
1000m；每个监测点S均设置有水位监测数据A、淤泥深度监测B、水生植物监测C、河床高度监测D、水流速度E、水含沙量F、水面宽度H、水污染情况监测W；每个监测点S的水位监测数据为A1、A2、A3……
An，将每个监测点S所监测的数据进行横向记录和纵向记录，横向记录为每个不同监测点Sn的数据分别为An、Bn、Cn、Dn、En、Fn、Wn；纵向记录为每个数据点不同时间点的记录的数据分别为A
n
‑1、A n
‑2、A n
‑3、A n
‑4……
A n
‑5，每个时间点之间间隔为12
‑
72小时；通过每个监测数据的横向记录建立数据曲线，两个监测点之间的数据通过多个数据点之间的数据均值获取，同一数据监测通过不同点的数据均值获取横向数据曲线AA、BB、CC、DD、EE、FF、HH、WW；同一数据监测点S的水位监测数据A的顺位时间节点数据为A
n
‑1、A n
‑2、A n
‑3、A n
‑4……
A n
‑5，将A
n
‑1、A n
‑2、A n
‑3、A n
‑4……
A n
‑5通过时间轴形成水位日曲线、水位周曲线、水位月曲线、水位年曲线，同样其它检测点也为生成淤泥深度月曲线、水生植物月曲线、河床高度月曲线、水流速度月曲线、水含沙量月曲线、睡眠宽度月曲线、水污染情况月曲线。2.根据权利要求1所述的河道监测和三维模型的建立及应用，其特征在于：所述的横向记录数据An、Bn、Cn、Dn、En、Fn、Wn，通过横向记录数据生成的横向数据曲线AA、BB、CC、DD、EE、FF、HH、WW建立河道...

【专利技术属性】
技术研发人员：张可彦，
申请(专利权)人：南京优玛软件科技有限公司，
类型：发明
国别省市：