【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水利工程领域，具体是一种高精度河道岸坡dem生成方法。
技术介绍
1、岸坡崩塌是河道自然演变导致的主要灾害形式之一，崩岸影响河势稳定、危及防洪安全和沿江产业布局，对经济社会发展造成不利影响，因此成为了众多机构和学者关注的焦点问题。崩岸形式多种多样，包括窝崩、条崩、洗崩等。影响崩岸发生的因素包括三个大类，分别为水沙运动、岸坡地质条件和人类活动，自然崩岸的影响因素则主要是前两者，岸坡地质条件是非时间变化的因素，水沙运动处在时时刻刻的变化之中，由于水沙运动会导致岸坡变形，进而最终产生河道崩岸，因此研究岸坡形态变化就显得尤为关键。岸坡dem能直观的反映岸坡的形态，不同年份dem对比也就能表达岸坡形态变化的过程。此外，岸坡形态量化对于进一步分析崩岸发生发展过程和机理至关重要，而dem还是岸坡形态量化参数分析研究的基础，因此开展河道岸坡dem的研究是十分必要的。
2、目前，针对局部岸坡建立dem的研究较为少见，现阶段的研究主要集中在河道整体dem的建立方面，河道整体dem侧重于大范围河道地形的数字化表达，对于局部岸坡的数字化模拟精度较差。而且河道整体dem一般采用规则网格或不规则网格，规则网格走向为正南北和正东西向，由于河道岸线走向蜿蜒曲折，岸坡也非正南北和正东西向，因此导致其与岸坡的贴合度非常差，无法准确反映岸坡的真实形态。不规则网格虽不存在贴合度的问题，但是由于网格尺寸不一，疏密也无法控制，不利于后续岸坡形态的量化分析。
3、基于此，要建立河道岸坡dem，首选需要根据岸坡自身特性提出一种自适应的网格
技术实现思路
1、为解决现有技术存在的上述不足，本专利技术提供一种高精度河道岸坡dem生成方法。
2、一种高精度河道岸坡dem生成方法，包括如下步骤：
3、步骤1、坡顶控制线坐标计算：在岸坡坡顶绘制一条控制线，以一定间距对控制线进行等分，并计算每个等分点的坐标，从而得到坡顶控制线坐标p2j（x2j，y2j）；
4、步骤2、坡脚控制线坐标计算：以等分点为基础，分别计算每个等分点的法向量的方向向量的坐标（nx2，ny2），根据方向向量的坐标计算坡脚控制线的坐标p3ii（x3ii，y3ii）；
5、步骤3、结合坡顶控制线坐标p2j（x2j，y2j）和坡脚控制线坐标p3ii（x3ii，y3ii）生成自适应网格，自适应网格的平面坐标为，；
6、步骤4、根据实测地形图提取地形散点数据以及等高线数据，将提取的地形散点数据和等高线数据合并为全信息地形数据；
7、步骤5、对提取的全信息地形数据进行分块：以实测地形图的示坡线为界划分滩地区和河槽区，按照角度和法判定地形散点是否在区域内，根据判断结果将全信息地形数据按照滩地区和河槽区进行分类；
8、步骤6、对自适应网格进行插值计算，采用反距离加权法针对滩地区和河槽分开开展插值计算，形成岸坡dem。
9、进一步的，步骤1具体包括：
10、首先定义两个方向，顺岸线的方向定义为纵向，垂直岸线的方向定义为横向；
11、在河道实测地形图上，顺着岸线方向在河道滩地上绘制一条多段线，作为网格在坡顶上的纵向控制线，假定纵向控制线上的控制点数组为p1,数组内共有n1个点，每个点的坐标为:
12、
13、计算控制线从起点开始的累计距离：
14、设定d1=0
15、
16、纵向网格的数量n2为：
17、
18、其中δx为纵向网格尺寸，一般不超过10m；
19、然后计算网格纵向起点的坐标，按照δx进行剖分后纵向起点的数组为p2，数组p2的累计距离为：
20、
21、确定数组p2中任意一数组p2j在纵向控制线上的位置，以n1为基础进行循环判断：
22、如果，则数组p2j位于p1i和p1i+1之间，然后根据点p1i和p1i+1的坐标计算数组p2j的坐标。
23、进一步的，所述根据点p1i和p1i+1的坐标计算数组p2j的坐标，具体包括：
24、向量的坐标为（x1i+1-x1i，y1i+1-y1i），其方向向量的坐标可以通过如下公式进行计算：
25、
26、则数组p2j的坐标x2j为：
27、
28、数组p2j的坐标y2j为：
29、。
30、进一步的，步骤2具体包括：
31、计算坡顶控制线各点切线的斜率，以p2ii点为例计算该点的法向量，其中ii=1……n2，分别计算线段p2ii-1p2ii和p2iip2ii+1的斜率：
32、线段p2ii-1p2ii的斜率k1为：
33、
34、线段p2iip2ii+1的斜率k2为：
35、
36、则切线的斜率k为：
37、
38、然后计算各线段与直角坐标横轴方向的夹角：
39、线段p2ii-1p2ii的夹角γ1为：
40、
41、线段p2iip2ii+1的夹角γ2为：
42、
43、切线的夹角γ为：
44、
45、切线的方向向量的坐标（nx1，ny1）根据不同的单调情况分别进行计算：
46、
47、然后计算切线法向量方向向量的坐标（nx2，ny2），切线法向量的方向向量根据不同的岸别进行计算：
48、对于河道左岸岸坡而言：
49、
50、对于河道右岸岸坡而言：
51、
52、根据实测河道地形分析结果，天然河道岸坡高差最大不超过30m，坡脚控制线点p3ii的坐标（x3ii，y3ii）如下：
53、
54、其中ii=1……n2。
55、进一步的，步骤3中，实测地形图相邻等高线等高距为1.0m，按照最小稳定坡比1:2计算等高线平面间距最小为2.0m，确定网格横向间距δy为2.0m，横向网格线长度为300m，则横向网格点数为n3=151；横向网格线和纵向网格线组成岸坡自适应网格，网格平面坐标为二维数组，其任意点的平面坐标通过如下公式进行计算：
56、。
57、进一步的，步骤4中根据实测地形图提取地形散点数据，具体包括：
58、地形坐标数据以图层中的对象为载体，地形图中的载体对象主要有四类：
59、1）圆，平面位置坐标即为圆中心的坐标，而高程值则是圆的名称，循环提取圆心坐标及高程值写入文件“地形数据xyz.txt”；
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【技术保护点】
1.一种高精度河道岸坡DEM生成方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的高精度河道岸坡DEM生成方法，其特征在于，步骤1具体包括：
3.如权利要求2所述的高精度河道岸坡DEM生成方法，其特征在于，所述根据点P1i和P1i+1的坐标计算数组P2j的坐标，具体包括：
4.如权利要求3所述的高精度河道岸坡DEM生成方法，其特征在于，步骤2具体包括：
5.如权利要求4所述的高精度河道岸坡DEM生成方法，其特征在于，步骤3中，实测地形图相邻等高线等高距为1.0m，按照最小稳定坡比1:2计算等高线平面间距最小为2.0m，确定网格横向间距Δy为2.0m，横向网格线长度为300m，则横向网格点数为n3=151；横向网格线和纵向网格线组成岸坡自适应网格，网格平面坐标为二维数组，其任意点的平面坐标通过如下公式进行计算：
6.如权利要求1所述的高精度河道岸坡DEM生成方法，其特征在于，步骤4中根据实测地形图提取地形散点数据，具体包括：
7.如权利要求1所述的高精度河道岸坡DEM生成方法，其特征在于，步骤4中提取等高
8.如权利要求1所述的高精度河道岸坡DEM生成方法，其特征在于，步骤5具体包括：
9.如权利要求1所述的高精度河道岸坡DEM生成方法，其特征在于，步骤6具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种高精度河道岸坡dem生成方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的高精度河道岸坡dem生成方法，其特征在于，步骤1具体包括：
3.如权利要求2所述的高精度河道岸坡dem生成方法，其特征在于，所述根据点p1i和p1i+1的坐标计算数组p2j的坐标，具体包括：
4.如权利要求3所述的高精度河道岸坡dem生成方法，其特征在于，步骤2具体包括：
5.如权利要求4所述的高精度河道岸坡dem生成方法，其特征在于，步骤3中，实测地形图相邻等高线等高距为1.0m，按照最小稳定坡比1:2计算等高线平面间距最小为2.0m，确定网格横向间距δy为...
【专利技术属性】
技术研发人员：江磊，曾子悦，郑华康，许继军，王永强，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：
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