一种数字孪生河道数据底板的组织方法技术

本申请涉及一种数字孪生河道数据底板的组织方法，包括以下步骤：河道范围划分，将某流域范围的河道划分为三级尺度河道范围；按第三级尺度断面间河道范围划分河道地形

【技术实现步骤摘要】
一种数字孪生河道数据底板的组织方法


[0001]本申请涉及地理信息系统
，具体涉及一种数字孪生河道数据底板的组织方法
。

技术介绍

[0002]数字孪生河道数据底板是数字孪生流域数据底板的建设内容之一，数字孪生河道数据底板包括河道地形数据源与数据引擎
。
河道地形数据源一般仅含河道地形电子矢量图与河道上的固定断面成果数据，均包括历年多个测次
。
数据引擎包括对数据应用的基本计算方法
、
数据更新方法
、
数据存取方法与数据抽稀方法
。
[0003]河道地形相关分析研究工作通常按关注的流域
、
河段
、
断面间等范围开展
。
传统的河道地形数据组织将矢量数据转化为
DEM
后，根据河道地形施测项目
、
测次等信息，按照“片
‑
块
‑
行列”的方式将
DEM
进行切分组织，其他数据通过空间位置关系形成与河道地形数据的关联，形成一种比较松散的数据组织形式
。
地形的切分仅为了缩小单个数据的体积便于计算，没有实际物理意义，数据不易理解
。
同时，数据也仅能通过坐标位置信息筛选后存取，且算法复杂，使得数据的计算与存取效率较低
。
[0004]在数字孪生河道相关应用中需频繁使用河道槽蓄量
、
河道坡度
、
河道冲淤分布等一系列由河道地形
DEM
自身计算得到的半成果化数据，进行更深入地计算与分析，但河道地形
DEM
是一种数据体量较大的数据，传统的河道地形组织不能满足实时计算效率，导致用户体验严重降低
。
[0005]传统的河道地形数据组织形式显然不利于在数字孪生双向性与实时性环境下进行河道对象的显示
、
分析
、
计算，在不同河道三维孪生对象间快速切换
。

技术实现思路

[0006]本申请实施例的目的在于提供一种数字孪生河道数据底板组织方法，利用面向对象程序设计的思想，以不同范围
、
不同区域河道范围建立河道对象模型，组织河道地形及相关数据与数据引擎，以河道地形与相关数据为对象的成员变量，以数据引擎算法为对象成员方法，实现适用于数字孪生河道数据底板的组织
。
[0007]为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
[0008]本申请实施例提供一种数字孪生河道数据底板的组织方法，包括以下具体步骤：
[0009]河道范围划分，将某流域范围的河道划分为三级尺度河道范围，具体为
L1
级全流域层面宏观尺度
、L2
级河段或重点区域层面中观尺度
、L3
级河道分块单元层面微观尺度；
[0010]重组河道地形数据，将某流域所有河道地形施测项目下的各测次地形图均转化为
DEM
，利用某流域分布的固定断面将其范围内所有河道地形
DEM
分割成两相邻固定断面间为范围
、
且连续分布的
DEM
分块单元，每个
DEM
分块单元为
L3
级河道范围；
[0011]制作河道地形半成果化数据，并将其加入数字孪生河道数据底板的数据源
。
河道地形半成果化数据包括河道坡度图
、
河道冲淤分布图
、
河道槽蓄量高程关系；
[0012]数据的物理组织，包括固定断面成果的组织
、
分块
DEM
的组织以及半成果化数据的组织；
[0013]建立河道对象模型，按面向对象程序设计的思想，将河道地形数据底板按
L1、L2、L3
三级对象划分，并设定为连续继承关系的父子对象
。
[0014]河道对象模型实例化，对每一个河道对象实例赋予索引，根据数据的物理组织形式与河道对象模型逻辑结构将对象模型实例化
。
[0015]所述河道范围的划分方法为：利用流域内河道上连续分布的固定断面进行划分，
L3
级河道分块单元即由两个相邻的固定断面间的河道范围构成，
L2
级河段范围由两个代表该河段起止点的固定断面间的河道范围构成，
L1
级河道范围即全流域范围，三级河道范围中，
L2
级河道范围由若干
L3
级河道范围组成，
L1
级河道范围由若干
L2
级河道范围组成
。
[0016]所述河道地形半成果化数据由河道地形
DEM
分块单元为数据源，自身进行运算后产生，各项半成果化数据的范围与
L3
级河道地形范围完全一致，将河道地形半成果化数据加入数字孪生河道数据底板的数据源
。
[0017]所述固定断面成果的组织包括固定断面成果在关系数据库中存储，数据表包括断面编码
、
测次
、
零点标起点距
、
零点标坐标
、
断面方位角
、
断面成果数据内容的字段；所述分块
DEM
的组织包括分块
DEM
在关系数据库中存储，数据表包括分块索引
、
测次
、
上断面编码
、
下断面编码
、
网格边长，行数
、
列数
、
起点坐标
、DEM
数据内容的字段，其中分块索引采用上断面编码；所述半成果化数据的组织方式与生成半成果化数据的分块
DEM
的组织方式基本相同，其中分块索引采用上断面编码
。
[0018]所述建立河道对象模型具体为，按面向对象程序设计的思想，将河道地形数据底板按
L1、L2、L3
三级对象划分，并设定为连续继承关系的父子对象，将河道地形及相关数据作为河道对象模型的成员变量，将数据引擎的各类方法作为河道对象的成员方法
。
[0019]L3
级对象的成员变量包括：
L3
级实例的索引
、
两相邻固定断面间的河道
DEM
数据
、
上下固定断面成果数据，相应测次的半成果化数据，成员方法包括：该范围内的地形坡度计算
、
冲淤分布计算
、
槽蓄量高程关系计算
、
河道冲淤量高程关系计算为数据的计算方法；河道地形数据更新，断面成果数据更新为数据更新方法；其他还包括各类成员变量数据存取方法与数据抽稀方法，
[0020]L2
级对象的成员变量包括
L2
实例的索引
、
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种数字孪生河道数据底板的组织方法，其特征在于，包括以下具体步骤：河道范围划分，将某流域范围的河道划分为三级尺度河道范围，具体为
L1
级全流域层面宏观尺度
、L2
级河段层面中观尺度
、L3
级河道分块单元层面微观尺度；重组河道地形数据，将某流域所有河道地形施测项目下的各测次地形图均转化为
DEM
，以所有
L3
级河道范围为分割区，将某流域所有河道地形
DEM
分割为以两个相邻固定断面间范围
、
且连续分布的
DEM
分块单元；制作河道地形半成果化数据，并将其作为数字孪生数据底板的新数据源
。
河道地形半成果化数据包括河道坡度图
、
河道冲淤分布图
、
河道槽蓄量高程关系；数据的物理组织，包括固定断面成果的组织
、
分块
DEM
的组织以及半成果化数据的组织；建立河道对象模型，按面向对象程序设计的思想，将河道地形数据底板按
L3、L2、L1
三级对象划分，并设定为连续继承关系的父子对象；河道对象模型实例化，对每一个河道对象实例赋予索引，根据数据的物理组织形式与河道对象模型逻辑结构将对象模型实例化
。2.
根据权利要求1所述的一种数字孪生河道数据底板的组织方法，其特征在于，所述河道范围的划分方法为：利用流域内河道用河道上的连续分布的固定断面划分，
L3
级河道分块单元由两个相邻的固定断面间的河道范围构成，
L2
级河段范围由两个代表该河段起止点的固定断面间的河道范围构成，
L1
级河道范围即全流域范围，三级河道范围中，
L2
级河道范围由若干
L3
级河道范围组成，
L1
级河道范围由若干
L2
级河道范围组成
。3.
根据权利要求1所述的一种数字孪生河道数据底板的组织方法，其特征在于，所述河道地形半成果化数据以生成的河道地形
DEM
分块单元为数据源，自身进行运算后产生，并作为新数据源加入数字孪生河道数据底板，各项半成果化数据的范围与
L3
级河道地形范围完全一致
。4.
根据权利要求1所述的一种数字孪生河道数据底板的组织方法，其特征在于，所述固定断面成果的组织包括固定断面成果在关系数据库中存储，数据表包括断面编码
、
测次
、
零点标起点距
、
零点标坐标
、
断面方位角
、
断面成果数据内容的字段；所述分块
DEM
的组织包括分块
DEM
在关系数据库中...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕宏伟，徐涛，原松，任玉峰，梁志明，董炳江，王志飞，高明，刘新波，
申请(专利权)人：长江水利委员会水文局，
类型：发明
国别省市：