一种基于道路高程的城市汇水区划分方法技术

本发明专利技术涉及一种基于道路高程的城市汇水区划分方法，包括如下步骤：S1、以城市地形和河道划分一级汇水区；S2、计算道路高程序列的突变点，分为正突变点和负突变点；S3、以正突变点为分界点，主次干道为边界，划分二级汇水区；S4、依据负突变点与河流的位置关系，判断负突变点是否为出水口；S5、叠加地表类型和街道信息，细划三级汇水区。本发明专利技术适用性强，充分考虑所有城市地形对汇水区划分的影响，提高汇水区划分的合理性。划分的合理性。划分的合理性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于道路高程的城市汇水区划分方法


[0001]本专利技术属于市政防灾
，涉及城市排水，特别涉及一种基于道路高程的城市汇水区划分方法。

技术介绍

[0003]城市排水模型是通过数学、物理方法，结合信息化技术对城市排水系统进行仿真、推演，能够对各类排水业务以及应用场景进行系统的分析，甚至可以给出对基础设施建设、物联网监测和GIS管理平台功能等进一步优化的建议。
[0004]而城市汇水区划分是构建城市排水模型的基础。常用的汇水区划分方法可分为三种，一是根据排水管网、建筑物、街道等，直接人工划分汇水区；二是利用泰森多边形技术，根据雨水井的分布划分汇水区；三是先根据地形划分一级汇水区，然后结合泰森多边形技术，划分二级甚至更精细的汇水区。
[0005]上述划分方法均需要排水管网相关数据作为基础。雨水经地表储流和入渗后，产流可以在汇水区内和汇水区间进行地表汇流，汇入路网后再通过雨水口汇入管网,最终流入排水河道。若无法收集到城市排水管网资料，如何依据道路等资料划分城市汇水区是需要解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于道路高程的城市汇水区划分方法。
[0007]本专利技术解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
[0008]一种基于道路高程的城市汇水区划分方法，其特征在于：所述方法的步骤为：
[0009]S1、以城市地形和河道划分一级汇水区；
[0010]S2、计算道路高程序列的突变点，分为正突变点和负突变点；
[0011]S3、以正突变点为分界点，主次干道为边界，划分二级汇水区；
[0012]S4、依据负突变点与河流的位置关系，判断负突变点是否为出水口；
[0013]S5、叠加地表类型和街道信息，细划三级汇水区。
[0014]而且，所述步骤S1根据自然地形确定分水线，以分水线和主干河流为界限，将城市地区划分为若干个一级汇水区，每个一级汇水区都具有独立的汇水和排水功能。
[0015]而且，所述步骤S2采用Pettitt方法、滑动T检验法计算道路高程序列的突变点，并结合实际情况确定最终的突变点，若突变点处于高程序列的波峰，则为正突变点；若突变点处于高程序列的波谷，则为负突变点。
[0016]而且，所述步骤S3中城区内排水系统以排水管道为主，排水管道深埋道路两侧，假设坡向与道路一致，根据正突变点确定下一级汇水区的分界点，然后以城市主次干道为边界，对已划分的一级汇水区进行再次划分为二级汇水区。
[0017]而且，所述步骤S4中每个二级汇水区均为独立的计算单元，出水口一般为局部高
程最低点，负突变点是高程序列的波谷，符合局部高程最低点的条件，结合道路及河道进一步判断是否为出水口，若两个正突变点之间，即单个二级汇水区内，有且只有一个负突变点，则该点一定是出水口；若存在两个甚至多个负突变点，则离河道较近的为出水口，可以有多个出水口；当出水口不能直接与河道相连，排水管网与道路坡向一致假设成立，可依据道路走向延长至河道。
[0018]而且，所述步骤S5在二级汇水区划分的基础上，叠加房屋、绿地、工况地表类型以及街道信息，将相应的二级汇水区进一步划分为三级汇水区，当具有更详细的影像、调研资料时，可对汇水区精细划分，如房屋分为住宅小区、商场，根据研究区域内道路高程和出水口位置确定相邻汇水单元的上下游关系，完成城市汇水区划分。
[0019]本专利技术的优点和有益效果为：
[0020]与现有技术相比，本专利技术基于道路高程的城市汇水区划分方法，克服了在高差不是特别明显的城市区域，仅依据自然地形划分的汇水区与实际情况不相符的问题；在自然地形的基础上，充分考虑了水系、道路、房屋等地物要素对径流的影响，提高了汇水区划分的合理性；对缺失排水管网数据的研究区域有很好的适用性；是一种准确又通用的方法。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的技术路线图；
[0022]图2为本专利技术一级汇水区的划分示意图；
[0023]图3为本专利技术道路高程序列突变点分布图；
[0024]图4为本专利技术二级汇水区的划分示意图；
[0025]图5为本专利技术三级汇水区的划分示意图。
具体实施方式
[0026]下面通过具体实施例对本专利技术作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本专利技术的保护范围。
[0027]本实施例以广州市某区域为例进行阐述说明。
[0028]如图1所示，一种基于道路高程的城市汇水区划分方法，其创新之处在于：所述方法的步骤为：
[0029]1、以城市地形和河道划分一级汇水区，如图2所示，具体包括：
[0030](1)由于地形原始数据存在大小不一的洼地，这些洼地影响水流方向的合理计算，进而影响汇水区边界等结果。对数字高程模型进行洼地填充，获得无洼地数字高程模型。填洼的实质是通过对比中心栅格周围有效水流方向的8个格网的高程，将其中的最低高程赋值给填洼单元格；
[0031](2)确定河道的出口，根据水流方向找到该出口上游的栅格，确定一级汇水区。水流方向是离开每一个栅格格网的指向，确定方法有单流向法和多流向法，不同的算法流向计算结果也不相同，本专利采用单流向D8方法。D8方法基于一个栅格一个流向的假定，认为中心栅格只可能流入与其相邻的8个栅格中，最终取单位中心距离高差最大即坡降最陡的为流出栅格，两栅格中心连线即为该栅格的流向。
[0032]2、计算道路高程序列的突变点，分为正突变点和负突变点，如图3所示，具体包括：
[0033](1)分别采用Pettitt方法、滑动T检验法，计算道路高程序列的突变点：
[0034]1)对于具有n个样本量的高程序列x，构造一秩序列：
[0035][0036]式中：k＝2,3,
…
,n；
[0037][0038]式中：j＝1,2,
…
,i；
[0039]秩序列S
k
是第i位置数值大于或小于j位置数值个数的累计数，Pettitt法是直接利用秩序列来检测突变点的，若t0位置满足：
[0040][0041]则t0点处为突变点；
[0042][0043]若P≤0.5，则认为检测出的突变点在统计意义上是显著的。
[0044]2)滑动t检验是通过考察两组样本平均值的差异是否显著来检验突变。对于具有n个样本量的高程序列x，人为设置某一位置为基准点，基准点前后两段子序列x1和x2的样本分别为n1和n2，两段子序列平均值为和方差为和定义统计量：
[0045][0046][0047](2)结合实际情况，对突变点进行删减，并判断突变点处于高程序列的波峰还是波谷，若突变点处于高程序列的波峰，则为正突变点；若突变点处于高程序列的波谷，则为负突变点。广州市某区域正突变点和负突变点分别为12个、16个。
[0048]3、以正突变点为分界点，主次干道及河道为边界，划分二级汇水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于道路高程的城市汇水区划分方法，其特征在于：所述方法的步骤为：S1、以城市地形和河道划分一级汇水区；S2、计算道路高程序列的突变点，分为正突变点和负突变点；S3、以正突变点为分界点，主次干道为边界，划分二级汇水区；S4、依据负突变点与河流的位置关系，判断负突变点是否为出水口；S5、叠加地表类型和街道信息，细划三级汇水区。2.根据权利要求1所述基于道路高程的城市汇水区划分方法，其特征在于：所述步骤S1根据自然地形确定分水线，以分水线和主干河流为界限，将城市地区划分为若干个一级汇水区，每个一级汇水区都具有独立的汇水和排水功能。3.根据权利要求1所述基于道路高程的城市汇水区划分方法，其特征在于：所述步骤S2采用Pettitt方法、滑动T检验法计算道路高程序列的突变点，并结合实际情况确定最终的突变点，若突变点处于高程序列的波峰，则为正突变点；若突变点处于高程序列的波谷，则为负突变点。4.根据权利要求1所述基于道路高程的城市汇水区划分方法，其特征在于：所述步骤S3中城区内排水系统以排水管道为主，排水管道深埋道路两侧，假设坡向与道路一致...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳，张婷，康爱卿，丁一，李建柱，雷晓辉，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：