本發(fā)明涉及一種基于dem的河道水面寬獲取方法、系統(tǒng)、存儲(chǔ)介質(zhì)及計(jì)算機(jī)設(shè)備，屬于水文模型。

背景技術(shù)：

1、分布式流域水文模型，即分布式物理模型，通過(guò)水循環(huán)的動(dòng)力學(xué)機(jī)制來(lái)描述流域水文過(guò)程，可根據(jù)水介質(zhì)移動(dòng)的物理性質(zhì)來(lái)確定模型參數(shù)，利于分析流域下墊面變化后的產(chǎn)匯流變化規(guī)律。與概念性模型相比，分布式水文模型用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)物理方程表述水文循環(huán)的各個(gè)子過(guò)程。充分考慮參數(shù)和變量的空間不均勻性，并著重考慮不同水文單元之間的聯(lián)系，采用偏微分方程對(duì)水量和能量過(guò)程進(jìn)行模擬，為真實(shí)地模擬流域降雨徑流形成的物理過(guò)程提供了有力的工具。因此，在模擬土地利用、土地覆蓋、水土流失等各種變化過(guò)程的水文響應(yīng)，面源污染、陸面過(guò)程、氣候變化影響評(píng)價(jià)等諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。分布式水文模型的參數(shù)具有較為明確的物理意義，解決了參數(shù)間的不獨(dú)立性和不確定性問(wèn)題，便于在無(wú)實(shí)測(cè)水文資料的地區(qū)推廣應(yīng)用。

2、在模型匯流過(guò)程中，求解參數(shù)河道水面寬時(shí)，可通過(guò)水力學(xué)的途徑來(lái)求解，求解的方法有線性和非線性兩種。在線性解法中，假設(shè)每一河段的參數(shù)槽蓄量與參考流量的比值k和流量比重因素x是時(shí)不變常數(shù)，河道水面寬為河段某一參考穩(wěn)定流狀態(tài)下相應(yīng)的參考穩(wěn)定水面寬。在非線性解法中，每一個(gè)計(jì)算時(shí)段參數(shù)k和x都根據(jù)已知的水流情況重新計(jì)算，進(jìn)一步計(jì)算得到河道水面寬。線性解法在高洪水期間精度較高，而低水部分由于參數(shù)與實(shí)際情況相差較大，往往存在一定的誤差；相比而言，非線性解法更加合理，但非線性解法大大增加了計(jì)算量，而且對(duì)洪峰模擬精度的提高比較有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于dem的河道水面寬獲取方法、系統(tǒng)、存儲(chǔ)介質(zhì)及計(jì)算機(jī)設(shè)備，該方法能夠更快速、更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)分布式流域水文模型河道斷面水面寬的求解。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種基于dem的河道水面寬獲取方法，包括：

4、獲取河道區(qū)域內(nèi)的dem數(shù)據(jù)、河道實(shí)測(cè)大斷面數(shù)據(jù)和河道實(shí)測(cè)水位信息；

5、根據(jù)河道實(shí)測(cè)大斷面數(shù)據(jù)，確定河道的拓?fù)潢P(guān)系；

6、基于河道的拓?fù)潢P(guān)系和河道區(qū)域內(nèi)的dem數(shù)據(jù)，得到河道dem大斷面數(shù)據(jù)；

7、結(jié)合河道實(shí)測(cè)水位信息、河道dem大斷面數(shù)據(jù)和河道實(shí)測(cè)大斷面數(shù)據(jù)，得到河道初步dem水位信息，并對(duì)河道初步dem水位信息進(jìn)行插值，得到河道dem水位信息；

8、基于河道dem大斷面數(shù)據(jù)和河道dem水位信息，得到河道各斷面的左右岸位置，并利用河道各斷面的左右岸位置，得到河道水面寬。

9、可選的，所述河道區(qū)域內(nèi)的dem數(shù)據(jù)包括：河道區(qū)域內(nèi)的高程信息和流向信息；所述河道實(shí)測(cè)大斷面數(shù)據(jù)包括：河道各實(shí)測(cè)斷面位置和河道各實(shí)測(cè)斷面信息。

10、可選的，所述根據(jù)河道實(shí)測(cè)大斷面數(shù)據(jù)，確定河道的拓?fù)潢P(guān)系，包括：

11、根據(jù)河道各實(shí)測(cè)斷面信息，得到各實(shí)測(cè)斷面的最低點(diǎn)；

12、基于河道各實(shí)測(cè)斷面位置和各實(shí)測(cè)斷面的最低點(diǎn)，得到實(shí)測(cè)河道中泓線路徑；

13、利用實(shí)測(cè)河道中泓線路徑，確定河道節(jié)點(diǎn)及上下游關(guān)系，即河道的拓?fù)潢P(guān)系。

14、可選的，基于河道的拓?fù)潢P(guān)系和河道區(qū)域內(nèi)的dem數(shù)據(jù)，得到河道dem大斷面數(shù)據(jù)，包括：

15、獲取預(yù)設(shè)的各dem河道斷面之間的間隔長(zhǎng)度，并根據(jù)預(yù)設(shè)的各dem河道斷面之間的間隔長(zhǎng)度，得到各dem河道斷面的位置；

16、基于河道區(qū)域內(nèi)的高程信息和各dem河道斷面的位置，得到各dem河道斷面信息；

17、基于各dem河道斷面信息，得到各dem河道斷面的最低點(diǎn)，判斷各dem河道斷面的最低點(diǎn)是否靠近岸邊，若靠近岸邊，則該dem河道斷面為不合理斷面；

18、結(jié)合河道實(shí)測(cè)大斷面數(shù)據(jù)，修正不合理斷面的位置，得到修正好的各dem河道斷面的位置；

19、基于河道區(qū)域內(nèi)的高程信息和修正好的各dem河道斷面的位置，得到修正好的各dem河道斷面信息；

20、利用修正好的各dem河道斷面信息，得到相鄰兩個(gè)dem河道斷面的的高程變化及形態(tài)變化，并根據(jù)高程變化及形態(tài)變化，修正河道區(qū)域內(nèi)的流向信息，得到dem河道流向信息；

21、結(jié)合dem河道流向信息、修正好的各dem河道斷面的位置和修正好的各dem河道斷面信息，得到河道dem大斷面數(shù)據(jù)。

22、可選的，結(jié)合河道實(shí)測(cè)水位信息、河道dem大斷面數(shù)據(jù)和河道實(shí)測(cè)大斷面數(shù)據(jù)，得到河道初步dem水位信息，并對(duì)河道初步dem水位信息進(jìn)行插值，得到河道dem水位信息，包括：

23、根據(jù)河道各實(shí)測(cè)斷面信息和河道實(shí)測(cè)水位信息，得到實(shí)測(cè)河道斷面水面寬信息；

24、基于實(shí)測(cè)河道斷面水面寬信息和河道dem大斷面數(shù)據(jù)，得到河道斷面實(shí)測(cè)水位的匹配值；

25、結(jié)合河道斷面實(shí)測(cè)水位的匹配值和河道dem大斷面數(shù)據(jù)，得到河道初步dem水位信息；

26、對(duì)河道初步dem水位信息，由河道上游到下游進(jìn)行順序插值，得到河道dem水位信息。

27、可選的，對(duì)于河道中存在水庫(kù)的情況下，更新河道dem水位信息，包括：

28、獲取水庫(kù)閘壩位置，并基于水庫(kù)閘壩位置和dem大斷面數(shù)據(jù)得到閘壩處dem河道斷面信息；

29、基于閘壩處dem河道斷面信息，得到閘壩處的河底高程和閘壩處河道斷面面積；

30、獲取閘壩處下泄流量；

31、根據(jù)閘壩處的河底高程、閘壩處下泄流量和閘壩處河道斷面面積，得到水庫(kù)閘壩上游水位；

32、基于水庫(kù)閘壩上游水位，得到水庫(kù)河段水位，并將水庫(kù)河段水位更新至河道dem水位信息。

33、可選的，水庫(kù)閘壩上游水位計(jì)算公式如下：

34、

35、其中， z2表示水庫(kù)閘壩上游水位； z1表示水庫(kù)閘壩處的河底高程； q表示水庫(kù)閘壩處下泄流量； α表示動(dòng)能修正系數(shù)； β表示局部水頭損失系數(shù)； a1表示水庫(kù)閘壩處河道斷面面積。

36、第二方面，本發(fā)明提供了一種基于dem的河道水面寬獲取系統(tǒng)，包括：

37、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取河道區(qū)域內(nèi)的dem數(shù)據(jù)、河道實(shí)測(cè)大斷面數(shù)據(jù)和河道實(shí)測(cè)水位信息；

38、數(shù)據(jù)處理模塊，用于根據(jù)河道實(shí)測(cè)大斷面數(shù)據(jù)，確定河道的拓?fù)潢P(guān)系；用于基于河道的拓?fù)潢P(guān)系和河道區(qū)域內(nèi)的dem數(shù)據(jù)，得到河道dem大斷面數(shù)據(jù)；用于結(jié)合河道實(shí)測(cè)水位信息、河道dem大斷面數(shù)據(jù)和河道實(shí)測(cè)大斷面數(shù)據(jù)，得到河道初步dem水位信息，并對(duì)河道初步dem水位信息進(jìn)行插值，得到河道dem水位信息；用于基于河道dem大斷面數(shù)據(jù)和河道dem水位信息，得到河道各斷面的左右岸位置，并利用河道各斷面的左右岸位置，得到河道水面寬。

39、第三方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如第一方面所述的基于dem的河道水面寬獲取方法的步驟。

40、第四方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：

41、存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)指令；

42、處理器，用于執(zhí)行所述指令，使得所述設(shè)備執(zhí)行實(shí)現(xiàn)如第一方面所述的基于dem的河道水面寬獲取方法的操作。

43、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

44、本發(fā)明提出的基于dem的河道水面寬獲取方法，利用dem（數(shù)字高程模型）數(shù)據(jù)、河道實(shí)測(cè)大斷面數(shù)據(jù)和河道實(shí)測(cè)水位信息，得到河道dem大斷面數(shù)據(jù)和河道dem水位信息，并基于河道dem大斷面數(shù)據(jù)和河道dem水位信息，得到到河道各斷面的左右岸位置，以此得到河道的水面寬，能夠更快速、更準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)分布式流域水文模型河道過(guò)水?dāng)嗝嫠鎸拝?shù)的求解，可以提高計(jì)算水面寬的準(zhǔn)確性和適用性。