基于雨水管網(wǎng)設(shè)計計算表的自動swmm水力模型構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于雨水管網(wǎng)設(shè)計計算表的自動SffMM水力模型構(gòu)建方法，屬于市政工程信息技術(shù)與地理信息系統(tǒng)技術(shù)交叉領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]排水管網(wǎng)系統(tǒng)是重要的城市基礎(chǔ)設(shè)施，擔(dān)負(fù)著收集和輸送城市污水和城市降雨、融雪產(chǎn)生的徑流的任務(wù)，具有保護環(huán)境和城市減災(zāi)雙重功能，被稱作城市的“生命線”和“血脈”，在城市規(guī)劃和建設(shè)中的作用不容忽視。隨著國內(nèi)城市化進行的加快，城市排水管網(wǎng)建設(shè)出現(xiàn)爆炸式增長，管網(wǎng)規(guī)模日益擴大，管網(wǎng)數(shù)據(jù)不斷更新，現(xiàn)有的城市排水管網(wǎng)運行和管理方式已遠遠落后于城市建設(shè)。由于AutoCAD簡單易學(xué)、界面美觀等優(yōu)點，市政排水管網(wǎng)圖紙絕大多數(shù)以CAD文件格式存儲。CAD以圖層的形式存儲空間數(shù)據(jù)，以縱斷面圖的形式存儲了基本屬性數(shù)據(jù)，但不考慮數(shù)據(jù)的屬性與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，缺少對管網(wǎng)數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系的描述，無法體現(xiàn)排水管網(wǎng)復(fù)雜的空間關(guān)系。
[0003]隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)階段國內(nèi)的部分雨水管網(wǎng)設(shè)計計算軟件均能輸出雨水管網(wǎng)設(shè)計計算表，如通過應(yīng)用鴻業(yè)CAD進行雨水水力計算，可以生成雨水管網(wǎng)設(shè)計計算書，計算書中包含了管網(wǎng)系統(tǒng)的屬性信息數(shù)據(jù)，包括檢查井的X、Y坐標(biāo)、井底標(biāo)高、地面標(biāo)高、管段的上下游節(jié)點編號、管長、管徑、上下游管底標(biāo)高、匯水區(qū)的折點坐標(biāo)數(shù)據(jù)。此外，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，ArcGIS在建立地理空間數(shù)據(jù)庫方面的獨特優(yōu)勢日益突出，在水力模型中的應(yīng)用越來越多。應(yīng)用GIS可以進行數(shù)據(jù)管理和空間分析，也可以直觀、動態(tài)地進行建?；蚩梢暬芾?。GIS數(shù)據(jù)以點、線、面的形式存儲，可以表現(xiàn)圖形的空間分布情況和幾何狀況，記錄圖形的屬性數(shù)據(jù)。GIS采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)的管理，數(shù)據(jù)形式統(tǒng)一。隨著水力模型技術(shù)的發(fā)展，如何行之有效的將CAD排水管網(wǎng)信息轉(zhuǎn)換到GIS模型數(shù)據(jù)庫顯得尤為重要。
[0004]CAD排水管網(wǎng)工程圖紙信息輸入GIS模型數(shù)據(jù)庫包括圖形數(shù)據(jù)錄入和屬性數(shù)據(jù)錄入兩部分。傳統(tǒng)水力模型的構(gòu)建，需對CAD圖形數(shù)據(jù)進行分層處理，并對檢查井圖層進行特定處理，由于CAD工程制圖的不統(tǒng)一，對CAD圖紙進行分層處理的工作量大而繁瑣；排水管網(wǎng)的屬性數(shù)據(jù)多數(shù)存在于縱斷面圖中，傳統(tǒng)的屬性數(shù)據(jù)錄入通常是依靠大量的人工操作逐個錄入，如檢查井的井底高程、井深，管道的上下游管底高程等，由于城市管網(wǎng)錯綜復(fù)雜，大量的人工錄入容易出現(xiàn)錯誤，工作效率低，數(shù)據(jù)庫的質(zhì)量低，不能夠保證水力模型的質(zhì)量。
[0005]基于上述水力模型構(gòu)建的缺陷，本發(fā)明從水力模型構(gòu)建的需求出發(fā)，基于雨水管網(wǎng)設(shè)計計算表中管網(wǎng)信息的存儲情況，將雨水管網(wǎng)圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行同步GIS轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)雨水管網(wǎng)數(shù)據(jù)GIS轉(zhuǎn)化的自動化和批量化，極大減少人工逐個錄入數(shù)據(jù)的繁瑣操作，提高數(shù)據(jù)錄入的工作效率，保證模型數(shù)據(jù)的質(zhì)量，從而提高構(gòu)建水力模型的質(zhì)量，為水力模型的自動化構(gòu)建提供便利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明主要為解決當(dāng)前基于傳統(tǒng)構(gòu)建水力模型方法，對CAD工程圖紙數(shù)據(jù)分層處理工作繁瑣，人工逐個錄入屬性數(shù)據(jù)工作量大，工作效率低，容易出現(xiàn)錯誤，模型質(zhì)量低的缺點，提出了一種基于雨水管網(wǎng)設(shè)計計算表的自動SffMM水力模型構(gòu)建方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]基于雨水管網(wǎng)設(shè)計計算表的自動SffMM水力模型構(gòu)建方法，所述方法依次包含以下步驟:
[0009](I)雨水管網(wǎng)設(shè)計計算表的處理；
[0010]通過雨水管網(wǎng)設(shè)計計算軟件輸出的雨水管網(wǎng)設(shè)計計算表格必須包含有點的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，點的坐標(biāo)數(shù)據(jù)是定位檢查井位置和管段上下游節(jié)點位置的關(guān)鍵，表格中的信息包括管段編號、接入管段、管段長度、集流時間、重現(xiàn)期、暴雨強度、轉(zhuǎn)輸面積、匯流面積、設(shè)計流量、管徑、寬度、坡度、流速、起點井坐標(biāo)、終點井坐標(biāo)、終點地面標(biāo)高、起點管底標(biāo)高、終點管底標(biāo)高、起點管底埋深和管材。其中管段編號、管段長度、管徑、寬度、起點井坐標(biāo)、終點井坐標(biāo)、終點地面標(biāo)尚、起點管底標(biāo)尚、終點管底標(biāo)尚、起點管底埋深數(shù)據(jù)列提供了整個管網(wǎng)豐旲型數(shù)據(jù)庫的屬性數(shù)據(jù)，起點井坐標(biāo)、終點井坐標(biāo)定位了檢查井所在位置。根據(jù)雨水管網(wǎng)設(shè)計計算表的數(shù)據(jù)存儲情況，本發(fā)明盡量簡化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的工作量，將圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行同步批量轉(zhuǎn)換。雨水管網(wǎng)設(shè)計計算表中集流時間、重現(xiàn)期、暴雨強度、轉(zhuǎn)輸面積、匯流面積、設(shè)計流量、坡度、流速、和管材的數(shù)據(jù)列信息無需轉(zhuǎn)換到管網(wǎng)模型數(shù)據(jù)庫，但這些數(shù)據(jù)列的單元格不可以為空，以免讀取數(shù)據(jù)時出現(xiàn)錯誤，當(dāng)數(shù)據(jù)缺乏時，可將其假設(shè)為任意數(shù)據(jù)，如可將其均假設(shè)為O。
[0011]雨水管網(wǎng)設(shè)計計算表的處理，需首先將各列中存在的空格刪除，保證能夠正確讀取各列數(shù)據(jù)，通過Excel的替換功能，將存在的空格均替換為空，然后將Excel表格數(shù)據(jù)復(fù)制到文本文檔，并將文本文檔命名，例如將文本文檔名按工程項目取作其拼音縮寫，在數(shù)據(jù)GIS轉(zhuǎn)換時，通過讀取文本文檔名和管段編號來命名檢查井ID和管段ID。
[0012](2)雨水管網(wǎng)設(shè)計計算表的GIS轉(zhuǎn)化；
[0013]管網(wǎng)數(shù)據(jù)的GIS轉(zhuǎn)換包括圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和屬性數(shù)據(jù)兩部分，傳統(tǒng)的管網(wǎng)數(shù)據(jù)GIS轉(zhuǎn)換，首先需要進行圖形數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時需要對CAD圖形數(shù)據(jù)進行分層處理，工作量大而繁瑣。圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后再進行屬性數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，而屬性數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，傳統(tǒng)的方法通常是依靠大量的人工操作逐個錄入，如檢查井的井底高程、井深，管道的上下游管底高程，由于城市管網(wǎng)錯綜復(fù)雜，這種方法繁瑣復(fù)雜，工作量大，效率低，容易出現(xiàn)錯誤，不能夠保證模型質(zhì)量，給模型的構(gòu)建帶來了困難。
[0014]根據(jù)管網(wǎng)設(shè)計計算表的數(shù)據(jù)存儲特點，本發(fā)明將圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程進行簡化，通過讀取步驟(I)保存的文本文檔中的管網(wǎng)坐標(biāo)信息數(shù)據(jù)，自動構(gòu)建整個管網(wǎng)模型系統(tǒng)的矢量化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以點層數(shù)據(jù)構(gòu)建檢查井、以線層數(shù)據(jù)構(gòu)建管段，并將管網(wǎng)系統(tǒng)的水力特征參數(shù)寫入GIS屬性數(shù)據(jù)庫(檢查井的水力特征參數(shù)有X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)、編號、井底高程、井深，管道的水力特征參數(shù)有上游節(jié)點X坐標(biāo)、上游節(jié)點Y坐標(biāo)、下游節(jié)點X坐標(biāo)、下游節(jié)點Y坐標(biāo)、編號、進水節(jié)點、出水節(jié)點、長度、形狀、直徑、渠寬、進水偏移、出水偏移)，實現(xiàn)管網(wǎng)圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的同步轉(zhuǎn)換，完成管網(wǎng)模型數(shù)據(jù)的自動化GIS轉(zhuǎn)化。完成轉(zhuǎn)化后將檢查井和管段圖層輸出。
[0015](3) CAD匯水區(qū)的GIS轉(zhuǎn)換與處理；
[0016]將CAD文件加載到ArcGIS軟件中，將匯水區(qū)邊界所在圖層導(dǎo)出，轉(zhuǎn)化為Shp文件加載到GIS中，此時匯水區(qū)圖層為線層，通過GIS的Search功能查找與多邊形操作相關(guān)的功能，選擇“Feature to Polygon”，將匯水區(qū)線層轉(zhuǎn)化為匯水區(qū)面層。然后將第(2)步輸出的檢查井圖層加載到GIS中，通過“ArcToolbox”工具箱中Analysis Tools一Overlay一Spatial Join(空間連接)將檢查井和匯水區(qū)進行連接。最后將匯水區(qū)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入到匯水區(qū)屬性表的各字段中，包括編號、雨量計編號、出水口、面積、人口密度、不透水區(qū)百分比、寬度、坡度。
[0017](4) SffMM 模型轉(zhuǎn)化；