【技术实现步骤摘要】
本申请涉及城市雨洪管理与景观规划领域，更具体地说，涉及一种面向城市三维景观的地表径流源汇分析方法。
技术介绍
1、城市地表径流是雨洪风险的主要因素之一，由城市建设引起大量不透水下垫面(如人行道和建筑物)导致。这使得雨水无法渗透，而积聚在河流或洼地，导致局部内涝或河道洪泛。随着气候变化引发极端降雨的增多，过量的地表径流威胁城市基础设施和财产安全，带来巨大的城市雨洪风险。植被景观在减少地表径流方面发挥着重要作用，包括城市公园、社区绿地、行道树以及城市森林和湿地等。这些植被景观通过截留、储水、蒸发和下渗等生态功能，有助于调控地表径流，促使城市中的自然水文循环回归或重建，从而降低城市雨洪风险。
2、目前，关于城市景观组成和配置与地表径流响应的研究主要集中在二维景观指标上，如景观斑块的密度、周长、面积、破碎化和连通性等。然而，这些指标较少考虑城市三维空间的异质性，尤其是对不同类型景观的垂直特征缺乏详细刻画。例如，植被景观的冠层特征(叶面积、冠层覆盖度、冠层高度)决定了其径流调控功能和服务，而建筑景观的屋面类型和体积特征则影响了径流的产生和空间分布。随着激光雷达技术(lidar)的广泛应用，城市三维景观的重建和指标研究得以迅速发展。然而，基于三维景观的地表径流研究仍然存在普适性较弱、空间精度较低以及未充分考虑降雨－径流过程动态性等问题。因此，需要更精细化的城市景观格局信息，以模拟城市区域中的降雨－径流过程，为科学优化城市景观组成和配置、缓解雨洪风险提供更为准确的基础。
3、相关技术中，基于土地利用的景观配置的一种常见
技术实现思路
1、1.要解决的技术问题
2、针对现有技术难以准确获取和分析城市三维景观信息的问题，本申请提供了一种面向城市三维景观的地表径流源汇分析方法，该方法可以结合机载激光雷达获得的点云数据精确提取和量化城市植被与建筑物的三维参数，应用水文模型建立情景模拟并分析植被与建筑物在地表径流过程中的源－汇动态变化，从而可以有效设计和规划城市绿色基础设施，提高其对地表径流的调节能力，进而缓解城市内涝。
3、2.技术方案
4、本申请的目的通过以下技术方案实现。
5、一种面向城市三维景观的地表径流源汇分析方法，包括：获取点云数据、气象水文数据和地理空间数据，并对获取的数据进行预处理；从预处理后的地理空间数据中提取植被轮廓数据和建筑物轮廓数据；根据提取的植被轮廓数据和建筑物轮廓数据，从预处理后的点云数据中分别提取植被点云数据和建筑物点云数据；根据提取的植被点云数据和建筑物点云数据，计算植被三维指标和建筑物三维指标；根据预处理后的气象水文数据，利用水文模型进行降雨径流模拟分析，计算源汇景观转换过程及其转折点；计算植被三维指标和建筑物三维指标在模拟分析得到的地表径流源汇景观转折点时刻的取值，作为地表径流响应的关键三维指标。
6、其中，获取点云数据：采用机载激光雷达对研究区进行航测，获取包含建筑物、植被等地表特征三维信息的原始点云数据。获取气象水文数据：从气象站获取不同时段的降雨数据、蒸发数据；从水文站获取河流逐时流量数据。获取地理空间数据：获取研究区的遥感影像、数字高程模型、土地利用数据等地理空间数据。数据预处理：对点云数据进行滤波、配准等处理；对气象数据进行质控；对地理空间数据进行几何、放射定标校正。提取植被和建筑物轮廓：从预处理后的地理空间影像中提取植被覆盖区域和建筑物轮廓作为空间范围。提取植被和建筑物点云：根据提取的轮廓范围，从预处理后的点云中裁剪对应的植被点云和建筑物点云。计算三维指标：分析点云数据，计算植被冠层参数和建筑物体积率等三维指标。水文模拟：建立分布式水文模型，进行不同降雨情景下的径流模拟，得到地表径流深度。确定关键三维指标：分析三维指标与径流响应指标的相关性，确定植被和建筑物参数在模拟分析得到的地表径流源汇景观转折点时刻的取值，作为地表径流响应的关键三维指标。
7、其中，地表径流深度数据是通过水文模型对预处理后的气象水文数据进行模拟分析得到的结果。这些数据反映了在一定时期内，特定地区或流域表面的水流深度，即雨水在地表形成的径流深度。水文模型是一种数学工具，通过模拟降雨、融雪和其他气象水文过程，以及地表和地下水流的相互作用，预测水文事件的影响。在这种情况下，水文模型被用于分析降雨－径流过程。预处理后的气象水文数据包括降雨等信息。水文模型利用这些数据对降雨－径流过程进行模拟，即模拟雨水如何在地表形成径流的过程。模拟分析的结果包括地表径流深度数据，即在模拟时刻和地点，地表上形成的雨水流深。这可以理解为在雨水发生时，地表的水深度，是一种描述雨水积聚和流动的量化数据。
8、进一步的，从预处理后的点云数据中提取植被点云数据，包括：将预处理后的点云数据作为输入数据；从输入数据中获取与植被轮廓范围空间分布重合的点云数据，作为植被点云原始数据；计算植被点云原始数据的高度、面积和体积，得到植被点云三维结构数据；基于植被点云三维结构数据，计算叶面积指数、冠层高度、冠层覆盖度、冠层高度异质性和绿地参数，作为植被三维指标。
9、其中，输入数据：将进行过预处理的点云数据作为植被点云提取的原始输入数据。获取植被点云：从输入的原始点云数据中，提取与预先获得的植被轮廓范围空间分布重合的点云数据，作为植被点云的原始数据。计算三维结构数据：对提取的植被点云原始数据，进行统计分析，计算点云的高度、面积、体积信息，作为植被点云的三维结构数据。计算植被指标：在植被点云三维结构数据的基础上，进一步计算出叶面积指数、冠层高度、冠层覆盖度、冠层高度异质性等参数，以及绿地相关参数，作为植被的三维指标。输出结果：经过上述过程，得到表达植被三维结构特征的点云数据以及相关的三维指标，完成了从原始点云到植被点云以及植被三维指标的提取。
10、其中，叶面积指数是指单位地面投影面积上的叶片表面积与该地面投影面积之比。它是植被的关键参数，用于量化植被覆盖的浓密程度，反映植被的叶片面积；通过计算植被点云数据中叶片的表面积，可以得到叶面积指数，提供了关于植被覆盖密度的定量信息。冠层高度是指植被的上部结构(如树木、植物)到地面的垂直高度。它反映了植被的垂直分布范围。通过分析植被点云数据，可以测量植被的冠层高度，提供了关于植被垂直结构的信息。冠层覆盖度是指植被在水平方向上覆盖地表的百分比。它描述了植被在地面上的分布密度。通过植被点云数据，可以计算植被的冠层覆盖度，提供了关于植被在水平方向上的分布情况。冠层高度异质性表示植被冠层内部本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向城市三维景观的地表径流源汇分析方法，包括：
2.根据权利要求1所述的面向城市三维景观的地表径流源汇分析方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的面向城市三维景观的地表径流源汇分析方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的面向城市三维景观的地表径流源汇分析方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的面向城市三维景观的地表径流源汇分析方法，其特征在于：
6.根据权利要求1至5任一所述的面向城市三维景观的地表径流源汇分析方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的面向城市三维景观的地表径流源汇分析方法，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的面向城市三维景观的地表径流源汇分析方法，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的面向城市三维景观的地表径流源汇分析方法，其特征在于：
10.根据权利要求9所述的面向城市三维景观的地表径流源汇分析方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种面向城市三维景观的地表径流源汇分析方法，包括：
2.根据权利要求1所述的面向城市三维景观的地表径流源汇分析方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的面向城市三维景观的地表径流源汇分析方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的面向城市三维景观的地表径流源汇分析方法，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的面向城市三维景观的地表径流源汇分析方法，其特征在于：
6.根据权...
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