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专利号: 2016110488345
申请人: 南京师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-18
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.面向SWMM建模与顾及多要素的城市区域子流域自动划分方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1:使用待划分区域的DEM数据、基础地理数据、土地利用/覆盖数据以及雨水管网数据进行该区域的子流域自动建模;

步骤S2:对待划分区域的DEM数据做处理,确定水流流向,遵循地形得出河网出水口子流域;

步骤S3:从待划分区域的基础地理数据中提取得到道路线和河流边线,与所述河网出水口子流域叠加,做分割处理,得出河网出水口子流域分割单元;

步骤S4:基于所述河网出水口子流域分割单元、DEM数据、基础地理数据以及雨水管网数据划分得到所有河网出水口子流域分割单元内的雨水井子流域;

步骤S5:将所述河网出水口子流域分割单元的雨水井子流域合并后进行拓扑检查与局部修正得到待划分区域子流域的最终几何形态;

步骤S6:基于待划分区域的DEM数据、基础地理数据、土地利用/覆盖数据设置待划分区域子流域的属性信息,进行面向SWMM建模的子流域属性信息的自动计算。

2.根据权利要求1所述的面向SWMM建模与顾及多要素的城市区域子流域自动划分方法,其特征在于,所述步骤S2包括以下步骤:步骤S21:对待划分区域的DEM数据做填洼处理,得到无洼地的DEM数据;

步骤S22:依照地形地势分析区域内的河网分布,确定水流流向,得出河网出水口;

步骤S23:提取各河网出水口对应子流域的外界轮廓;

步骤S24:对比排水管网节点与河道单元空间位置,建立两者之间的空间拓扑关系,进而划分得到河网出水口子流域。

3.根据权利要求1所述的面向SWMM建模与顾及多要素的城市区域子流域自动划分方法,其特征在于,所述步骤S3包括以下步骤:步骤S31:基于步骤S2得到的所述河网出水口子流域,完成河流边线和道路主干道中心线的自动提取;

步骤S32:利用所述河流边线和道路主干道中心线对河网出水口子流域进行分割,得到河网出水口子流域的分割单元。

4.根据权利要求1所述的面向SWMM建模与顾及多要素的城市区域子流域自动划分方法,其特征在于,所述步骤S4包括以下步骤:步骤S41:提取出每个河网出水口子流域分割单元对应的地形分水线;

步骤S42:提取出每个河网出水口子流域分割单元对应的建筑分水线;

步骤S43:从雨水管点数据中筛选出雨水井并提取出每个河网出水口子流域分割单元对应的雨水井;

步骤S44:利用所述地形分水线、所述建筑分水线以及所述雨水井,划分得到每个河网出水口子流域分割单元内的雨水井子流域。

5.根据权利要求1所述的面向SWMM建模与顾及多要素的城市区域子流域自动划分方法,其特征在于,所述步骤S5包括以下步骤:步骤S51:将雨水井图层与雨水井子流域图层叠加作空间相交操作;

步骤S52:筛选出不含雨水井的子流域,将其设置为封闭区域;

步骤S53:判断封闭区域是否与某水系相邻,若满足条件,则该区域雨水流向水系,否则进入步骤S54;

步骤S54:判断封闭区域是否与整个流域边界区域相邻,若满足条件,则直接删除该封闭区域,否则进入步骤S55;

步骤S55:判断封闭区域是否与道路相交,若满足条件,则采用定义封闭区域边界类型第一优先级别方式进行修正;若不满足条件,则采用定义封闭区域边界类型第二优先级别方式进行修正。

6.根据权利要求1所述的面向SWMM建模与顾及多要素的城市区域子流域自动划分方法,其特征在于,所述步骤S6的面向SWMM建模的子流域属性信息的计算流程如下:步骤S601:建立X-Coord、Y-Coord和Area属性,使用GIS矢量图形几何计算工具循环完成每一子流域的X-Coord、Y-Coord和Area属性的自动计算;

步骤S602:建立Width属性,采用计算公式:Width=Area/MaxLenth循环完成每一子流域Width属性值的自动计算;所述MaxLenth的值根据基于DEM的水文分析工具计算得出;

步骤S603:建立Slope属性,将DEM数据与子流域图层进行叠加,利用GIS矢量图形几何计算工具中坡度提取工具,计算得出每一子流域的slope属性值;

步骤S604:建立Imperv属性,分别将每一土地利用/覆盖数据图层与子流域图层进行叠加分析,计算得出每一种地表覆盖类型在该子流域的所占面积,再将所有地表覆盖类型根据其自身的透水性和不透水性划分为两类,分别为透水地表覆盖类型和不透水地表覆盖类型,最后结合每一地表覆盖类型在每一子流域的所占面积,计算出每一子流域Imperv属性值;

步骤S605:建立N-Imperv属性,完成N-Imperv属性的自动计算与赋值;

步骤S606:建立N-Perv属性,完成N-Perv属性的自动计算与赋值;

步骤S607:建立Dstore-Imperv属性,分别将每一土地利用/覆盖数据图层与子流域图层进行叠加分析,计算每一子流域中不透水区域中主要的地表覆盖类型对应的蓄水能力,即为Dstore-Imperv属性值;

步骤S608:建立Dstore-Perv属性,分别将每一土地利用/覆盖数据图层与子流域图层进行叠加分析,计算每一子流域中透水区域中主要的地表覆盖类型对应的蓄水能力,即为Dstore-Perv属性值;

步骤S609:建立Zero-Imperv属性,基于土地利用/覆盖数据图层与子流域图层进行叠加分析,分析出不透水区域中具有蓄水能力的地表覆盖类型在该子流域的面积占比,从而计算得出每一子流域Zero-Imperv属性值;

步骤S610:建立Subarea Routing属性,计算方法如下:步骤一:将土地利用/覆盖数据图层与子流域图层进行叠加分析,将子流域中透水和不透水区域提取出来,得到子流域透水区域图层和不透水区域图层;

步骤二:将DEM数据分别与透水区域图层、不透水区域图层以及雨水井图层做叠加分析,进而得出每一子流域透水区域平均高程、不透水区域平均高程以及出口高程;

步骤三:判断,如果透水区域平均高程大于不透水区域平均高程则Subarea Routing取值为IMPERV,如果不透水区域平均高程大于透水区域平均高程则Subarea Routing取值为PERV,如果不透水区域平均高程等于透水区域平均高程则Subarea Routing取值为OUTLET。

7.根据权利要求4所述的面向SWMM建模与顾及多要素的城市区域子流域自动划分方法,其特征在于,所述步骤S42中提取每个河网出水口子流域分割单元对应的建筑分水线的步骤包括:步骤一:从所述基础地理数据中筛选出建筑物;

步骤二:将相邻无缝隙的建筑物合并为一个要素;

步骤三:将合并完成的矢量建筑物栅格化,并做二值化处理;

步骤四:从二值化处理后的建筑物栅格图层中提取得到的建筑物分水线。

8.根据权利要求4所述的面向SWMM建模与顾及多要素的城市区域子流域自动划分方法,其特征在于,所述步骤S44中划分雨水井子流域的步骤包括:步骤一:依据河网出水口子流域分割单元内每一城市地表区域距离雨水井距离的远近划分雨水井子流域,步骤二:利用地形分水线和建筑分水线将每一分割单元对应的雨水井子流域中的不合理区域分离出来,若不合理区域个数大于零则进入步骤三,否则进入步骤五;

步骤三:分配不合理区域,得到分配完成后的雨水井子流域;

步骤四:再次利用地形分水线和建筑分水线检查步骤三中得到的雨水井子流域是否出现新的不合理区域,若出现则返回步骤三,否则进入步骤五;

步骤五:将每一河网出水口分割单元对应得到的合理雨水井子流域合并到一个图层,得到整个流域中完整的雨水井子流域。

9.根据权利要求5所述的面向SWMM建模与顾及多要素的城市区域子流域自动划分方法,其特征在于,所述的封闭区域为提取分水线或河网出水口边线时的局部误差所导致的少量区域内的雨水被地形分水线、建筑分水线、河网出水口子流域边线、河网出水口分割单元边线中的两种或两种以上类型的先所包围而无法流向任意雨水井的区域。

10.根据权利要求5所述的面向SWMM建模与顾及多要素的城市区域子流域自动划分方法,其特征在于:步骤S55中所述的第一优先级别方式为建筑分水线>地形分水线>河网出水口分割单元边线>河网出水口子流域边线;第二优先级别方式为建筑分水线>河网出水口分割单元边线>地形分水线>河网出水口子流域边线。