本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于數(shù)字高程模型的區(qū)域潛水蒸發(fā)量的測量方法及裝置。

背景技術(shù)：

當(dāng)前水資源評價、基坑降水、采礦疏干等地下水環(huán)境影響評價涉及到地下水開發(fā)利用和地下水補(bǔ)排等領(lǐng)域，均要求建立對應(yīng)地區(qū)的地下水?dāng)?shù)值模型。在地下水?dāng)?shù)值模型的建立過程中，除了需要掌握含水層物理特征外，還需要掌握待評價地區(qū)的水文地質(zhì)參數(shù)等資料。水文地質(zhì)參數(shù)對于地下水流動問題來講是至關(guān)重要的。水文地質(zhì)參數(shù)中，特別在干旱區(qū)，蒸發(fā)排泄，是一種最主要的地下水排泄方式。

但是，大區(qū)域潛水蒸發(fā)的計算，一般除了理論推導(dǎo)，就是衛(wèi)星遙感方法。衛(wèi)星遙感受到地面校準(zhǔn)的限制，依然無法保證足夠的精確性。理論推導(dǎo)具有普遍性，但是，在實(shí)際計算中，往往需要有較詳盡的數(shù)據(jù)和長期的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐，才能進(jìn)行計算，也存在模型的建立和理解上，存在難度和使用瓶頸。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，由于實(shí)際條件和人力物力限制，許多研究區(qū)往往缺乏翔實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，或只有單點(diǎn)數(shù)據(jù)，無法滿足區(qū)域潛水蒸發(fā)量計算工作精確計算的需求。

在這種情況下，除了具有一定數(shù)據(jù)積累的地區(qū)，可以通過理論計算進(jìn)行推導(dǎo)，或利用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行估計外，就只能憑借水文地質(zhì)工作者的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行人工參數(shù)分區(qū)，由此大大增加了區(qū)域潛水蒸發(fā)量的計算誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于數(shù)字高程模型的區(qū)域潛水蒸發(fā)量的測量方法。

為此目的，本發(fā)明提出了一種基于數(shù)字高程模型的區(qū)域潛水蒸發(fā)量的測量方法，包括：

根據(jù)待測區(qū)域的數(shù)字高程模型DEM，獲取所述待測區(qū)域內(nèi)每個柵格的地面絕對高程值；

根據(jù)所述每個柵格的地面絕對高程值，確定不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水埋深；

根據(jù)所述潛水埋深，確定不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量；

根據(jù)所述待測區(qū)域內(nèi)的不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的個數(shù)，以及不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量，確定整個所述待測區(qū)域的潛水蒸發(fā)量。

可選的，所述根據(jù)每個柵格的地面絕對高程值，確定不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水埋深，具體采用以下公式進(jìn)行計算：

其中，a、b為常系數(shù)，H為潛水埋深，H_L為地面絕對高程值。

可選的，所述根據(jù)潛水埋深，確定不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量，具體采用以下公式進(jìn)行計算：

其中，c、d為常系數(shù)，E_max為潛水埋深H對應(yīng)的最大潛水蒸發(fā)量，E為地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量，η為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，E₂₀為已知的小型蒸發(fā)量。

可選的，所述潛水埋深H對應(yīng)的最大潛水蒸發(fā)量E_max可以采用以下公式進(jìn)行計算：

E_max＝cH^d

其中，c、d為常系數(shù)。

可選的，所述根據(jù)待測區(qū)域內(nèi)的不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的個數(shù)，以及不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量，確定整個所述待測區(qū)域的潛水蒸發(fā)量，包括：

計算不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的個數(shù)；

將當(dāng)前地面絕對高程值對應(yīng)柵格的個數(shù)乘以當(dāng)前地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量，得到當(dāng)前地面絕對高程值對應(yīng)區(qū)域的潛水蒸發(fā)量；

將不同地面絕對高程值對應(yīng)區(qū)域的潛水蒸發(fā)量進(jìn)行求和，得到個所述待測區(qū)域的潛水蒸發(fā)量。

另一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種基于數(shù)字高程模型的區(qū)域潛水蒸發(fā)量的測量裝置，包括：

高程值獲取模塊，用于根據(jù)待測區(qū)域的數(shù)字高程模型DEM，獲取所述待測區(qū)域內(nèi)每個柵格的地面絕對高程值；

潛水埋深確定模塊，用于根據(jù)所述每個柵格的地面絕對高程值，確定不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水埋深；

柵格蒸發(fā)量確定模塊，用于根據(jù)所述潛水埋深，確定不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量；

區(qū)域蒸發(fā)量確定模塊，用于根據(jù)所述待測區(qū)域內(nèi)的不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的個數(shù)，以及不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量，確定整個所述待測區(qū)域的潛水蒸發(fā)量。

可選的，所述潛水埋深確定模塊根據(jù)每個柵格的地面絕對高程值，確定不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水埋深具體采用以下公式進(jìn)行計算：

其中，a、b為常系數(shù)，H為潛水埋深，H_L為地面絕對高程值。

可選的，所述柵格蒸發(fā)量確定模塊根據(jù)所述潛水埋深，確定不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量具體采用以下公式進(jìn)行計算：

其中，c、d為常系數(shù)，E_max為潛水埋深H對應(yīng)的最大潛水蒸發(fā)量，E為地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量，η為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，E₂₀為已知的小型蒸發(fā)量。

可選的，所述潛水埋深H對應(yīng)的最大潛水蒸發(fā)量E_max可以采用以下公式進(jìn)行計算：

E_max＝cH^d

其中，c、d為常系數(shù)。

可選的，所述區(qū)域蒸發(fā)量確定模塊具體包括：

個數(shù)統(tǒng)計單元，用于計算不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的個數(shù)；

第一計算單元，用于將當(dāng)前地面絕對高程值對應(yīng)柵格的個數(shù)乘以當(dāng)前地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量，得到當(dāng)前地面絕對高程值對應(yīng)區(qū)域的潛水蒸發(fā)量；

第二計算單元，用于將不同地面絕對高程值對應(yīng)區(qū)域的潛水蒸發(fā)量進(jìn)行求和，得到個所述待測區(qū)域的潛水蒸發(fā)量。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于數(shù)字高程模型的區(qū)域潛水蒸發(fā)量的測量方法及裝置，在資料不足的研究區(qū)域，通過獲取待測區(qū)域的DEM模型的地面絕對高程值，根據(jù)高程值與潛水蒸發(fā)量之間的關(guān)系，即可自動計算出整個待測區(qū)域的精確的潛水蒸發(fā)量，由此，本發(fā)明提供的技術(shù)方案，測量結(jié)果準(zhǔn)確性高，所需數(shù)據(jù)較少，且數(shù)據(jù)獲取簡單，實(shí)現(xiàn)步驟簡潔明了，且能夠極大的節(jié)省現(xiàn)場勘測的人力物力資源。

附圖說明

通過參考附圖會更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對本發(fā)明進(jìn)行任何限制，在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于數(shù)字高程模型的區(qū)域潛水蒸發(fā)量的測量方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于數(shù)字高程模型的區(qū)域潛水蒸發(fā)量的測量裝置的框架示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于數(shù)字高程模型的區(qū)域潛水蒸發(fā)量的測量方法，該方法包括以下步驟：

S1：根據(jù)待測區(qū)域的DEM模型(數(shù)字高程模型)，獲取所述待測區(qū)域內(nèi)每個柵格的地面絕對高程值；

具體的，待測區(qū)域的DEM模型為已知量，DEM模型是通過有限的地形高程數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對地形曲面數(shù)字化模擬(即地形表面形態(tài)的數(shù)字化表達(dá))，它是用一組有序數(shù)值陣列形式表示地面高程的一種實(shí)體地面模型。換句話說，DEM模型可以體現(xiàn)待測區(qū)域的地面絕對高程值H_L。通過下載待測區(qū)域的DEM模型，打開DEM數(shù)據(jù)屬性表，導(dǎo)出數(shù)據(jù)，就可以得到DEM高程值，即可以得到待測區(qū)域的每個柵格的地面絕對高程值H_L。DEM的分辨率是指DEM最小的柵格的長度。因?yàn)镈EM是離散的數(shù)據(jù)，所以(X，Y)坐標(biāo)其實(shí)都是一個一個的小柵格，每個小柵格上標(biāo)識出其高程。這個小柵格的長度就是DEM的分辨率。由此步驟S1可以獲取待測區(qū)域的各個柵格的地面絕對高程值。

S2：根據(jù)所述每個柵格的地面絕對高程值，確定不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水埋深；

具體的，通過在待測區(qū)域的多次試驗(yàn)，可以得到地面絕對高程值與潛水埋深之間的函數(shù)關(guān)系，之后根據(jù)每一地面絕對高程值，可以計算出每一地面絕對高程值對應(yīng)的潛水埋深。

S3：根據(jù)所述潛水埋深，確定不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量；

具體的，通過試驗(yàn)可以得到潛水埋深與潛水蒸發(fā)量之間的關(guān)系，根據(jù)步驟S2計算得到的每一地面絕對高程值對應(yīng)的潛水埋深，可以計算出不同的地面絕對高程值所對應(yīng)的柵格的潛水蒸發(fā)量。

S4：根據(jù)所述待測區(qū)域內(nèi)的不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的個數(shù)，以及不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量，確定整個所述待測區(qū)域的潛水蒸發(fā)量。

具體的，在步驟S3計算得到的不同的地面絕對高程值所對應(yīng)的柵格的潛水蒸發(fā)量的基礎(chǔ)上，由不同的地面絕對高程值對應(yīng)的柵格個數(shù)乘再乘以對應(yīng)地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量，計算出不同地面絕對高程值對應(yīng)區(qū)域的潛水蒸發(fā)量。根據(jù)計算得到的不同地面高程值所對應(yīng)區(qū)域的潛水蒸發(fā)量，通過求和，可以計算得到整個待測區(qū)域的潛水蒸發(fā)量。舉例來說，高程值為a的所有柵格的潛水蒸發(fā)量為E_a，高程值為b的所有柵格的潛水蒸發(fā)量為E_b，高程值為c的所有柵格的潛水蒸發(fā)量為E_c，那么待測區(qū)域的總的潛水蒸發(fā)量可以為E_a+E_b+E_c。其中，Ea則可以根據(jù)高程值為a為柵格個數(shù)，以及高程值為a的對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量，通過相乘得到高程值為a的所有柵格的潛水蒸發(fā)量。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于數(shù)字高程模型的區(qū)域潛水蒸發(fā)的測量方法，在資料不足的研究區(qū)域，通過獲取待測區(qū)域的DEM模型的地面絕對高程值，根據(jù)高程值與潛水蒸發(fā)量之間的關(guān)系，即可自動計算出整個待測區(qū)域的精確的潛水蒸發(fā)量，由此，本發(fā)明提供的技術(shù)方案，測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高，所需數(shù)據(jù)較少，且數(shù)據(jù)獲取簡單，實(shí)現(xiàn)步驟簡潔明了，且能夠極大的節(jié)省現(xiàn)場勘測的人力物力資源。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，步驟S2所述根據(jù)每個柵格的地面絕對高程值，確定不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水埋深，具體采用以下公式進(jìn)行計算：

其中，a、b為常系數(shù)，H為潛水埋深，H_L為地面絕對高程值。

具體的，可以通過在待測區(qū)域內(nèi)均勻布井，觀測潛水埋深H(地下水面到地表的距離)，并可以測定地面絕對高程值H_L。根據(jù)地下水流動系統(tǒng)理論，潛水面通常隨地表形態(tài)的起伏而變化，而潛水埋深的決定因素通常為地面起伏的高度，因此，通過函數(shù)擬合可以得到二者之間的函數(shù)關(guān)系，其函數(shù)關(guān)系可以表示為由此，后續(xù)可以利用該函數(shù)關(guān)系，根據(jù)DEM模型的每個柵格的地面絕對高程值得到每個柵格對應(yīng)的潛水埋深。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，步驟S3根據(jù)所述潛水埋深，確定不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量，具體采用以下公式進(jìn)行計算：

其中，c、d為常系數(shù)，E_max為潛水埋深H對應(yīng)的最大潛水蒸發(fā)量，E為地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量，η為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，E₂₀為已知的小型蒸發(fā)量。

優(yōu)選的，所述潛水埋深H對應(yīng)的最大潛水蒸發(fā)量E_max可以采用以下公式進(jìn)行計算：

E_max＝cH^d

其中，c、d為常系數(shù)。

具體的，可以通過數(shù)據(jù)收集或者簡單土柱試驗(yàn)，確定潛水深度與最大潛水蒸發(fā)量之間的函數(shù)關(guān)系，一般最大潛水蒸發(fā)量與潛水深度的關(guān)系式為E_max＝cH^d。c、d為常系數(shù)，通過數(shù)據(jù)收集或者簡單土柱試驗(yàn)即可確定。根據(jù)上述函數(shù)關(guān)系，根據(jù)計算得到的潛水深度即可計算出最大潛水蒸發(fā)量。之后，根據(jù)清華公式以及計算得到的最大潛水蒸發(fā)量可以計算出不同的地面絕對高程值對應(yīng)的柵格的潛水蒸發(fā)量，一般形式為其中，η為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，可取0.85或與H呈現(xiàn)函數(shù)關(guān)系，E₂₀為已知的小型蒸發(fā)量，可在氣象站實(shí)測數(shù)據(jù)中直接得到。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，步驟S4根據(jù)待測區(qū)域內(nèi)的不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的個數(shù)，以及不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量，確定整個所述待測區(qū)域的潛水蒸發(fā)量，包括：

計算不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的個數(shù)；

將當(dāng)前地面絕對高程值對應(yīng)柵格的個數(shù)乘以當(dāng)前地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量，得到當(dāng)前地面絕對高程值對應(yīng)區(qū)域的潛水蒸發(fā)量；

將不同地面絕對高程值對應(yīng)區(qū)域的潛水蒸發(fā)量進(jìn)行求和，得到個所述待測區(qū)域的潛水蒸發(fā)量。

具體的，根據(jù)上述步驟S3計算得到的不同地面絕對高程值對應(yīng)的柵格潛水蒸發(fā)量，以及不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的個數(shù)，進(jìn)而計算出不同的地面絕對高程值對應(yīng)區(qū)域(即每個地面絕對高程值對應(yīng)的所有柵格)的潛水蒸發(fā)量，進(jìn)一步的，將不同的地面絕對高程值對應(yīng)區(qū)域的蒸發(fā)量求總和，得到整個待測區(qū)域的總潛水蒸發(fā)量。舉例來說，地面絕對高程值為a的所有柵格的潛水蒸發(fā)量，可以通過上述計算得到的地面絕對高程值為a的對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量，再乘以地面絕對高程值為a的柵格的個數(shù)，得到地面絕對高程值為a的所有柵格的潛水蒸發(fā)量。依次類推，可以得到地面絕對高程值為b的所有柵格的潛水蒸發(fā)量，地面絕對高程值為c的所有柵格的潛水蒸發(fā)量……，最終通過求和，得到整個待測區(qū)域的潛水蒸發(fā)量。

另一方面，如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于數(shù)字高程模型的區(qū)域潛水蒸發(fā)量的測量裝置，該裝置可以采用上述實(shí)施例所述的方法，該裝置包括：

高程值獲取模塊21，用于根據(jù)待測區(qū)域的數(shù)字高程模型DEM，獲取所述待測區(qū)域內(nèi)每個柵格的地面絕對高程值；

潛水埋深確定模塊22，用于根據(jù)所述每個柵格的地面絕對高程值，確定不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水埋深；

柵格蒸發(fā)量確定模塊23，用于根據(jù)所述潛水埋深，確定不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量；

區(qū)域蒸發(fā)量確定模塊24，用于根據(jù)所述待測區(qū)域內(nèi)的不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的個數(shù)，以及不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量，確定整個所述待測區(qū)域的潛水蒸發(fā)量。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于數(shù)字高程模型的區(qū)域潛水蒸發(fā)的測量裝置，在資料不足的研究區(qū)域，通過獲取待測區(qū)域的DEM模型的地面絕對高程值，根據(jù)高程值與潛水蒸發(fā)量之間的關(guān)系，即可自動計算出整個待測區(qū)域的精確的潛水蒸發(fā)量，由此，本發(fā)明提供的技術(shù)方案，測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高，所需數(shù)據(jù)較少，且數(shù)據(jù)獲取簡單，實(shí)現(xiàn)步驟簡潔明了，且能夠極大的節(jié)省現(xiàn)場勘測的人力物力資源。

可選的，所述潛水埋深確定模塊22根據(jù)每個柵格的地面絕對高程值，確定不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水埋深具體采用以下公式進(jìn)行計算：

其中，a、b為常系數(shù)，H為潛水埋深，H_L為地面絕對高程值。

可選的，所述柵格蒸發(fā)量確定模塊23根據(jù)所述潛水埋深，確定不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量具體采用以下公式進(jìn)行計算：

其中，c、d為常系數(shù)，E_max為潛水埋深H對應(yīng)的最大潛水蒸發(fā)量，E為地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量，η為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，E₂₀為已知的小型蒸發(fā)量。

可選的，所述潛水埋深H對應(yīng)的最大潛水蒸發(fā)量E_max可以采用以下公式進(jìn)行計算：

E_max＝cH^d

其中，c、d為常系數(shù)。

可選的，所述區(qū)域蒸發(fā)量確定模塊24具體包括：

個數(shù)統(tǒng)計單元，用于計算不同地面絕對高程值對應(yīng)柵格的個數(shù)；

第一計算單元，用于將當(dāng)前地面絕對高程值對應(yīng)柵格的個數(shù)乘以當(dāng)前地面絕對高程值對應(yīng)柵格的潛水蒸發(fā)量，得到當(dāng)前地面絕對高程值對應(yīng)區(qū)域的潛水蒸發(fā)量；

第二計算單元，用于將不同地面絕對高程值對應(yīng)區(qū)域的潛水蒸發(fā)量進(jìn)行求和，得到個所述待測區(qū)域的潛水蒸發(fā)量。

對于與方法對應(yīng)的一種基于數(shù)字高程模型的區(qū)域潛水蒸發(fā)量的測量裝置實(shí)施例而言，由于其與方法實(shí)施例基本相似，達(dá)到的技術(shù)效果也與方法實(shí)施例起到的效果相同，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法實(shí)施例的部分說明即可。

以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性的勞動的情況下，即可以理解并實(shí)施。

通過以上的實(shí)施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到各實(shí)施方式可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然也可以通過硬件。基于這樣的理解，上述技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機(jī)軟件產(chǎn)品可以存儲在計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中，如ROM/RAM、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺計算機(jī)設(shè)備(可以是個人計算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行各個實(shí)施例或者實(shí)施例的某些部分所述的方法。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。