一种基于制造技术

本发明专利技术公开了一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于DEM数据工程抽水蓄能选址的方法


[0001]本专利技术涉及抽水蓄能领域，尤其涉及一种基于
DEM
数据工程抽水蓄能选址的方法
。

技术介绍

[0002][0003]目前已有的抽水蓄能选址前期是靠人工经验在地图依赖人眼观察，在相关
GIS
软件上进行人眼观察和一定量的人工计算得到相关符合要求的区域；存在计算不准确，分析效率慢的问题
。

技术实现思路

[0004]为了解决抽水蓄能前期靠人工经验在地图依赖人眼观察，尤其是大范围计算时间长，地区特征
、
底层技术无法优化
、
效率低和不同区域计算不准确的问题，本专利技术提供了一种基于
DEM
数据工程抽水蓄能选址的方法，同时结合现有成熟的可视化技术实现了在一定的时间内基础库盆提取，基础数据计算，快速试错的目的
。
[0005]本专利技术提供的一种基于
DEM
数据工程抽水蓄能选址的方法，该方法包括如下步骤：
[0006]步骤1获取预选址的区域地形原始数字高程模型
DEM
数据，利用布尔莎七参转换方法将预选址的区域地形原始数据转换成对应的
WGS84
空间坐标信息，将栅格数据坐标转换使用栅格地理坐标系转投影坐标系；
[0007]步骤2根据原始数字高程模型
DEM
数据进行填洼，采用优先漫水算法进行根据原始数字高程模型
DEM
数据进行填洼，得到无洼地的
DEM
数据，根据无洼地的
DEM
数据的径流模拟计算得到流量数据
、
流向数据；根据流量数据和流向数据采用均值变点分析法确定目标区域内的河网阈值，根据河网阈值进行河网数据计算得到河网数据；
[0008]步骤3根据河网数据采用等间距的形式获取目标站点，根据目标站点获取目标站点的集水区，根据目标站点的集水区，计算目标库盆的天然库容；
[0009]步骤4根据需建设的库盆面积和目标库盆的天然库容计算得到目标上下库盆的匹配，筛选目标上下库盆，利用上下库盆关系，计算目标区域的电站装机容量并显示三维数据
。
[0010]优选地，步骤1获取预选址的区域地形原始数字高程模型
DEM
数据是指在公网上获取地区的地形数据，通过解析地形数据的四至信息
、
空间直角信息
、
七参数信息，利用布尔莎七参数转换方法将地形数据转换成对应的
WGS84
空间坐标信息，具体计算公式如下：
[0011][0012]其中，
Δ
x、
Δ
y、
Δ
z
表示为
x、y、z
轴的平移参数，
R
表示为系数矩阵，
K
表示为尺度因子，
x
a
、y
a
、z
a
表示为旋转角度
。
[0013]优选地，步骤2采用优先漫水算法进行根据原始数字高程模型
DEM
数据进行填洼，得到无洼地的
DEM
数据，是指采用优先漫水算法对原始数字高程模型
DEM
数据进行填洼修
正，将修正后的结果采用最高位置进行向量定位，得到无洼地的
DEM
数据；
[0014]优先漫水算法基于以下原则：
[0015]优先级确定：根据原始数字高程模型
DEM
数据的地形高程，为每个栅格单元赋予一个优先级，形成优先队列组；通常情况下，栅格单元的优先级与其高程呈反相关，即高程越低，优先级越高；优先队列组为
PriorityQueue(row,col
，
point)
，其中，
row
表示栅格的行，
col
表示栅格的列，
point
表示当前点位栅格的值；
[0016]漫水过程：从具有最高优先级的栅格单元开始，将水向其邻近的栅格单元流动，直到所有的洼地都被填满；
[0017]具体的漫水计算过程根据实际需求和算法设计进行，漫水计算方法包括如下内容：
[0018]a、
从最高优先级的栅格单元开始，将最高优先级的栅格栅格单元的水量分配给邻近的未处理栅格单元；
[0019]b、
更新邻近栅格单元的高程值，并调整为目标栅格单元的高程值加上水量；
[0020]c、
根据更新后的高程值，重新计算邻近栅格单元的优先级；
[0021]d、
重复进行漫水过程，直到所有的洼地都被填满，或者优先级队列为空；
[0022][0023]其中，
dem(row,col)
表示循环过程中每个格网的值，
midValue
则为目标格网值，
nodata
为无效格网值，目标格网取优先队列第一个格点；
[0024]流量数据
、
流向数据是指将数字高程模型
DEM
中的洼地逐步垫高成平地，寻找出与具有流向的网格单元相邻的网格单元，再确定网格单元相邻的网格单元的流向，迭代
n
次直到所有平地网格单元都确定了流向
。
[0025]优选地，步骤2中的根据无洼地的
DEM
数据的径流模拟计算得到流量数据
、
流向数据是指所述流量数据是基于水流方向数据计算得到，是流向分析结果的一个流量栅格累计计算，流量栅格中的每一个像元记录的是流向栅格中流向目标点的栅格数量的总和；汇流累积量是以规则格网表示的数字高程模型
DEM
每点处有一个单位的水量，按照自然水流从高处流往低处的自然规律，根据区域地形的水流方向数据计算每个点所流过的水量数值，便得到了目标区域的汇流累积量；汇流累积量为流量数据，根据流量数据提取出目标地区的河网数据；
[0026]采用开窗口计算方法得到流向数据，在栅格点为
m*m
的滑动窗口遍历计算，每个窗口的流向来自最陡下降方向，根据最陡下降方向，构建栅格点一个向量为：
[0027][0028]其中，
e
i
表示
m*m
窗口的对应格点，
d
i
为对应
e
i
栅格点之间的距离；流量在流向的基础上获得坡向的流量，计算公式如下：
[0029][0030]其中，
s
i
为计算格点的向量结果；
[0031]计算流向数据：
[0032]其中，
af、ac
表示栅格点之间的差值计算系数，
r
表示第
i
个栅格点的坡向的流量；流向数据是计算汇流到目标栅格的次数
k
，根据上一次的流向进行周围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
DEM
数据工程抽水蓄能选址的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1获取预选址的区域地形原始数字高程模型
DEM
数据，利用布尔莎七参转换方法将预选址的区域地形原始数据转换成对应的
WGS84
空间坐标信息，将栅格数据坐标转换使用栅格地理坐标系转投影坐标系；步骤2根据原始数字高程模型
DEM
数据进行填洼，采用优先漫水算法进行根据原始数字高程模型
DEM
数据进行填洼，得到无洼地的
DEM
数据，根据无洼地的
DEM
数据的径流模拟计算得到流量数据
、
流向数据；根据流量数据和流向数据采用均值变点分析法确定目标区域内的河网阈值，根据河网阈值进行河网数据计算得到河网数据；步骤3根据河网数据采用等间距的形式获取目标站点，根据目标站点获取目标站点的集水区，根据目标站点的集水区，计算目标库盆的天然库容；步骤4根据需建设的库盆面积和目标库盆的天然库容计算得到目标上下库盆的匹配，筛选目标上下库盆，利用上下库盆关系，计算目标区域的电站装机容量并显示三维数据
。2.
根据权利要求1所述的一种基于
DEM
数据工程抽水蓄能选址的方法，其特征在于，所述步骤1获取预选址的区域地形原始数字高程模型
DEM
数据是指在公网上获取地区的地形数据，通过解析地形数据的四至信息
、
空间直角信息
、
七参数信息，利用布尔莎七参数转换方法将地形数据转换成对应的
WGS84
空间坐标信息，具体计算公式如下：其中，
Δ
x、
Δ
y、
Δ
z
表示为
x、y、z
轴的平移参数，
R
表示为系数矩阵，
K
表示为尺度因子，
x
a
、y
a
、z
a
表示为旋转角度
。3.
根据权利要求1所述的一种基于
DEM
数据工程抽水蓄能选址的方法，其特征在于，步骤2采用优先漫水算法进行根据原始数字高程模型
DEM
数据进行填洼，得到无洼地的
DEM
数据，是指采用优先漫水算法对原始数字高程模型
DEM
数据进行填洼修正，将修正后的结果采用最高位置进行向量定位，得到无洼地的
DEM
数据；优先漫水算法基于以下原则：
(1)
优先级确定：根据原始数字高程模型
DEM
数据的地形高程，为每个栅格单元赋予一个优先级，形成优先队列组；优先队列组为
PriorityQueue(row,col
，
point)
，其中，
row
表示栅格的行，
col
表示栅格的列，
point
表示当前点位栅格的值；
(2)
漫水过程：从具有最高优先级的栅格单元开始，将水向其邻近的栅格单元流动，直到所有的洼地都被填满；具体的漫水计算过程根据实际需求和算法设计进行，漫水计算方法包括如下内容：
a、
从最高优先级的栅格单元开始，将最高优先级的栅格栅格单元的水量分配给邻近的未处理栅格单元；
b、
更新邻近栅格单元的高程值，并调整为目标栅格单元的高程值加上水量；
c、
根据更新后的高程值，重新计算邻近栅格单元的优先级；
d、
重复进行漫水过程，直到所有的洼地都被填满，或者优先级队列为空；
其中，
dem(row,col)
表示循环过程中每个格网的值，
midValue
则为目标格网值，
nodata
为无效格网值，目标格网取优先队列第一个格点；所述流量数据
、
流向数据是指将数字高程模型
DEM
中的洼地逐步垫高成平地，寻找出与具有流向的网格单元相邻的网格单元，再确定网格单元相邻的网格单元的流向，迭代
n
次直到所有平地网格单元都确定了流向
。4.
根据权利要求3所述的一种基于
DEM
数据工程抽水蓄能选址的方法，其特征在于，步骤2中的根据无洼地的
DEM
数据的径流模拟计算得到流量数据
、
流向数据是指所述流量数据是基于水流方向数据计算得到，是流向分析结果的一个流量栅格累计计算，流量栅格中的每一个像元记录的是流向栅格中流向目标点的栅格数量的总和；汇流累积量是以规则格网表示的数字高程模型
DEM
每点处有一个单位的水量，按照自然水流从高处流往低处的自然规律，根据区域地形的水流方向数据计算每个点所流过的水量数值，便得到了目标区域的汇流累积量；汇流累积量为流量数据，根据流量数据提取出目标地区的河网数据；采用开窗口计算方法得到流向数据，在栅格点为
m*m
的滑动窗口遍历计算，每个窗口的流向来自最陡下降方向，根据最陡下降方向，构建栅格点一个向量为：其中，
e
i
表示
m*m
窗口的对应格点，
d
i
为对应
e
i
栅格点之间的距离；流量在流向的基础上获得坡向的流量，计算公式如下：其中，
s
i
为计算格点的向量结果；流向数据：其中，
af、ac
表示栅格点之间的差值计算系数，
r
表示第
i
个栅格点的坡向的流量；流向数据是计算汇流到目标栅格的次数
k
，根据上一次的流向进行周围
m
个格点的流向就计算目标格点的流量数据；其中，
m
＞0；流向计算完成后的结果为目标栅格指向周围8个方向的值为
[1,2,4,6,8,16,32,64,128]
；同理，采用开窗口计算方法计算流量数据为：其中，
i
从第1栅格点开始到最后第
n
格点；如果第
x
i
个格点没有指向
x
，则赋值为0，如果指向
x
则进行累加，从第1个栅格点
i
到第
n
个栅格点进行循环计算，计算完成后得到汇流累积量，汇流累积量为流量数据
。5.
根据权利要求3所述的一种基于
DEM
数据工程...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明疆，杜志水，李梦，袁鹏博，武佩佩，张群，
申请(专利权)人：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：