【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种城市洪涝建模模拟方法，具体涉及一种多尺度自适应选择的城市洪涝建模模拟方法，属于水文水资源领域的城市洪涝。
技术介绍
1、利用城市雨洪模型进行城市洪涝建模与模拟作为城市暴雨内涝防灾减灾重要手段，城市雨洪模型作为内涝研究的重要技术屏障，自20世纪70年代美国环保署推出了swmm以来，得到了快速的发展。
2、随着国内外对城市雨洪模型研发脚步的加快，城市洪涝模拟相关研究也逐渐成为研究热点。由于研究范围和时间的不同，水文尺度问题逐渐走进研究人员的视野。城市水文系统是耦合了水文现象、水文过程、水文模拟的系统，系统内部的复杂结构使其存在着明显的尺度特征。水文尺度一般包括空间尺度和时间尺度，不同的水文尺度会表现出不同的水文过程规律和特征，在研究同一水文现象时，若采用的时间尺度或空间尺度大小不一致，得出的结论会有很大的差别，由于城市下垫面构成比较复杂，其水文过程和水文特征也呈现出多样性。同时水文模型尺度问题是制约水文模型研究、开发和应用的一个重要因素。
3、目前，大部分研究将视角停留在某一具体的城市区域，仅仅是针对某一特定尺度，未考虑城市不同空间尺度的水文过程和特征的显著不同。在建模和模拟的过程中需兼顾模型运行效率、精度以及用户需求，目前仍未形成相对全面的不同尺度下城市暴雨洪涝建模和模拟方法，同时没有较好的尺度自适应选择方法来确定数据所对应的尺度类型。因此，如何就不同特点的数据自动选择相适应的尺度类型、就城市不同尺度洪涝研究提出与之相适应的水文与水动力耦合方法，继而在此基础上分别进行洪涝建模与洪涝模拟，成
4、综上所述，目前缺少一种高效准确的多尺度自适应选择的城市洪涝建模模拟方法。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有的城市不同尺度洪涝建模的不足之处，提供了一种多尺度自适应选择的城市洪涝建模模拟方法。充分顾及城市不同空间尺度的水文过程和特征的显著不同，划分了三种不同的城市尺度类型以及相应的建模和模拟方法。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、一种多尺度自适应选择的城市洪涝建模模拟方法，包括如下步骤：
4、步骤s1：基于尺度选取因子，使用cnn神经网络，自适应确定模拟区域尺度类型，包括城市街区小尺度、城市社区中尺度、城市流域大尺度三种，同时选取对应尺度的建模方法、模型计算方法、降雨设计方法、参数率定方法和模拟结果评价方法；
5、步骤s2：城市街区小尺度建模和模拟，包括小尺度管网精细化建模、小尺度地表精细化建模、双向耦合计算、小尺度降雨情景设计、小尺度模型参数率定和小尺度模拟结果评价；
6、步骤s3：城市社区中尺度建模和模拟，包括中尺度管网概化建模、中尺度地表概化建模、单向耦合计算、中尺度降雨情景设计、中尺度模型参数率定和中尺度模拟结果评价；
7、步骤s4：城市流域大尺度建模和模拟，包括大尺度流域河道建模、大尺度流域地表建模、流域水动力耦合计算、大尺度降雨情景设计、大尺度模型参数率定和大尺度模拟结果评价。
8、进一步地，步骤s11，确定合适的尺度选取因子，包括
9、 即dem 分辨率、即dem 范围、即雨量计密度、
10、即是否存在河流、
11、、即河流长度、即河流宽度、
12、即是否有管线数据、
13、即管线密度；
14、步骤s12：采用卷积神经网络，自适应确定模拟区域的尺度类型；
15、步骤s13：基于步骤s12确定的模拟区域尺度类型，自动选取相应的建模方法、模型计算方法、降雨设计方法、参数率定方法和模拟结果评价方法。
16、进一步地，所述步骤s12包括以下步骤：
17、步骤s121：构建尺度选取因子序列以及尺度类型序列，其中和均为列向量，表示的是尺度选取因子序列，表示的是尺度类型序列，表示尺度选取因子变量，表示尺度类型变量；
18、步骤s122：从尺度选取因子序列和尺度类型序列中抽取数据用于构建训练数据集和验证数据集；
19、步骤s123：卷积神经网络结构设计；
20、步骤s124：卷积神经网络模型训练与优化；
21、步骤s125：模型精度评价；
22、步骤s126：利用已训练完成的尺度自适应模型，自动确定模拟区域的尺度类型。
23、进一步地，所述步骤s13包括以下步骤：
24、步骤s131：当模拟区域尺度类型为城市街区小尺度，建模方法为城市街区小尺度建模，模型计算方法为双向耦合计算方法，降雨设计方法为小尺度降雨情景设计，参数率定方法为小尺度模型参数率定，模拟结果评价方法为小尺度模拟结果评价；
25、步骤s132：当模拟区域尺度类型为城市社区中尺度，建模方法为城市社区中尺度建模，模型计算方法为单向耦合计算方法，降雨设计方法为中尺度降雨情景设计，参数率定方法为中尺度模型参数率定，模拟结果评价方法为中尺度模拟结果评价；
26、步骤s133：当模拟区域尺度类型为流域大尺度，建模方法为流域大尺度建模，模型计算方法为二维流域水动力计算方法，降雨设计方法为大尺度降雨情景设计，参数率定方法为大尺度模型参数率定，模拟结果评价方法为大尺度模拟结果评价。
27、进一步地，所述步骤s2进行城市街区小尺度建模和模拟，包括小尺度管网精细化建模、小尺度地表精细化建模、双向耦合计算、小尺度降雨情景设计、小尺度模型参数率定和小尺度模拟结果评价。具体的城市街区小尺度建模和模拟步骤如下：
28、步骤s21：小尺度管网地表精细化建模；
29、步骤s22：双向耦合计算；
30、步骤s23：小尺度降雨情景设计；
31、步骤s24：小尺度模型参数率定；
32、步骤s25：小尺度模拟结果分析与评价。
33、进一步地，所述步骤s21包括以下步骤：
34、步骤s211：将管网数据统一转换成wgs/utm zone 50n投影坐标系，再根据研究区边界将管网数据进行裁剪，得到研究区基本管网数据；
35、步骤s212：标准化管网属性数据；
36、步骤s213：将道路主干道概化成水渠，将中心道路路旁绿化带处理成蓄水设施；
37、步骤s214：对点云进行去噪处理，降低噪声对dem生成的误差影响，得到去噪后的机载和车载点云；
38、步骤s215：对车载和机载点云进行融合处理，得到具有精细道路点云的数据；
39、步骤s216：采用布料滤波算法对车载和机载点云进行滤波处理，分离为地面点和非地面点；
40、步骤s217：利用滤波分类后的地面点构建dem，得到模拟区域的数字高程模型。
41、进一步地，所述步骤s22包括以下步骤：
42、步骤s221：地表产汇流计算；
43、步骤s222：雨水管网汇流计算；
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1.一种多尺度自适应选择的城市洪涝建模模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种多尺度自适应选择的城市洪涝建模模拟方法，其特征在于，所述步骤S12包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种多尺度自适应选择的城市洪涝建模模拟方法，其特征在于，所述步骤S21包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种多尺度自适应选择的城市洪涝建模模拟方法，其特征在于，所述步骤S24包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种多尺度自适应选择的城市洪涝建模模拟方法，其特征在于，所述步骤S31包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种多尺度自适应选择的城市洪涝建模模拟方法，其特征在于，所述步骤S34包括如下步骤：
7.根据权利要求4所述的一种多尺度自适应选择的城市洪涝建模模拟方法，其特征在于，所述步骤S36包括如下步骤：
8.根据权利要求1所述的一种多尺度自适应选择的城市洪涝建模模拟方法，其特征在于，所述步骤S41包括如下步骤：
9.根据权利要求1所述的一种多尺度自适应选择的城市洪
10.根据权利要求1所述的一种多尺度自适应选择的城市洪涝建模模拟方法，其特征在于，所述步骤S46包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种多尺度自适应选择的城市洪涝建模模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种多尺度自适应选择的城市洪涝建模模拟方法，其特征在于，所述步骤s12包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种多尺度自适应选择的城市洪涝建模模拟方法，其特征在于，所述步骤s21包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种多尺度自适应选择的城市洪涝建模模拟方法，其特征在于，所述步骤s24包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种多尺度自适应选择的城市洪涝建模模拟方法，其特征在于，所述步骤s31包括如下步骤：
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：张书亮，鹿鹏程，金恒旭，郑上华，杨祺琪，赵宇，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：
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