本申請(qǐng)涉及，尤其涉及一種基于dem的數(shù)字河床重構(gòu)方法、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著地理信息技術(shù)和數(shù)字高程模型(dem)的快速發(fā)展，數(shù)字河床地形重構(gòu)在水利工程、河流生態(tài)研究、水災(zāi)害預(yù)警等領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。通過(guò)高精度的數(shù)字河床地形模型，可以更加精確地模擬河流水文過(guò)程，為河流治理和規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。數(shù)字高程模型(dem)是地表形態(tài)的數(shù)字化表達(dá)形式，常用的柵格dem數(shù)據(jù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、處理方便等優(yōu)點(diǎn)，在水文模擬領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

2、現(xiàn)有的技術(shù)方案中二維分布式模擬解決了斷面設(shè)置方面存在的差異性問(wèn)題，但同時(shí)也對(duì)數(shù)據(jù)精度有了更高的要求。另外，對(duì)于基于實(shí)測(cè)斷面或散點(diǎn)數(shù)據(jù)空間插值構(gòu)建水下地形的方法，存在著河道地形描述不準(zhǔn)確、高程模擬精確度低以及未知河道高程分析效率低的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種基于dem的數(shù)字河床重構(gòu)方法、設(shè)備及介質(zhì)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中河道地形描述不準(zhǔn)確、高程模擬精確度低以及未知河道高程分析效率低的技術(shù)問(wèn)題。

2、第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種基于dem的數(shù)字河床重構(gòu)方法，其特征在于，方法包括：將河面矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行反距離權(quán)重空間插值處理，以確定河床dem內(nèi)插數(shù)據(jù)；通過(guò)加權(quán)平均法對(duì)河床dem內(nèi)插數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑化處理，以得到平滑處理后的河床dem數(shù)據(jù)；將平滑處理后的河床dem數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的原始dem數(shù)據(jù)進(jìn)行融合重構(gòu)，并對(duì)融合重構(gòu)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行水文分析，以確定水文分析數(shù)據(jù)；其中，水文分析數(shù)據(jù)包括：河流流向數(shù)據(jù)、子流域邊界數(shù)據(jù)、河網(wǎng)閾值數(shù)據(jù)、河流中心線數(shù)據(jù)；對(duì)水文分析數(shù)據(jù)進(jìn)行中心線高程模擬，以得到河流中心線數(shù)據(jù)的垂線向高程分布數(shù)據(jù)；基于預(yù)設(shè)的河床形態(tài)類別，確定垂線向高程分布數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的空間位置構(gòu)建函數(shù)。

3、在本申請(qǐng)的一種實(shí)現(xiàn)方式中，將河面矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行反距離權(quán)重空間插值處理，以確定河床dem內(nèi)插數(shù)據(jù)，具體包括：通過(guò)預(yù)設(shè)的空間分析工具將河面矢量文件進(jìn)行轉(zhuǎn)化中，以得到河面掩膜數(shù)據(jù)；對(duì)預(yù)設(shè)的河網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲率判定，以確定河網(wǎng)數(shù)據(jù)的河網(wǎng)曲率半徑數(shù)據(jù)，并基于河網(wǎng)曲率半徑數(shù)據(jù)，確定河網(wǎng)曲率半徑數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的插值移動(dòng)窗半徑；基于插值移動(dòng)窗半徑，通過(guò)延展插值寬度，確定覆蓋河面掩膜數(shù)據(jù)的插值范圍；根據(jù)插值范圍，將河面掩膜數(shù)據(jù)進(jìn)行反距離權(quán)重空間插值處理，以確定河床dem內(nèi)插數(shù)據(jù)。

4、在本申請(qǐng)的一種實(shí)現(xiàn)方式中，通過(guò)加權(quán)平均法對(duì)河床dem內(nèi)插數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑化處理，以得到平滑處理后的河床dem數(shù)據(jù)，具體包括：獲取河床dem內(nèi)插數(shù)據(jù)的窗口數(shù)據(jù)，并確定窗口數(shù)據(jù)的最小單位窗口中心點(diǎn)；根據(jù)最小單位窗口中心點(diǎn)，確定最小單位窗口的待加權(quán)點(diǎn)；其中，待加權(quán)點(diǎn)包括：最小單位窗口中心點(diǎn)、最小單位窗口的邊框點(diǎn)、最小單位窗口的四角點(diǎn)；將待加權(quán)點(diǎn)通過(guò)加權(quán)平均法進(jìn)行平滑處理，以得到平滑處理后的河床dem數(shù)據(jù)。

5、在本申請(qǐng)的一種實(shí)現(xiàn)方式中，對(duì)水文分析數(shù)據(jù)進(jìn)行中心線高程模擬，以得到河流中心線數(shù)據(jù)的垂線向高程分布數(shù)據(jù)，具體包括：獲取水文分析數(shù)據(jù)，并根據(jù)水文分析數(shù)據(jù)，確定河流流向數(shù)據(jù)的垂線方向數(shù)據(jù)；以河流流向的中心柵格為起點(diǎn)，根據(jù)垂線方向數(shù)據(jù)進(jìn)行延伸，以確定待處理河流高程數(shù)據(jù)；其中待處理河流高程數(shù)據(jù)包括：河流河道兩側(cè)高程點(diǎn)、河流中心線數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)高程的約束點(diǎn)；將處理河流高程數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)設(shè)的雙側(cè)垂線向線性拓展，以確定垂線方向數(shù)據(jù)。

6、在本申請(qǐng)的一種實(shí)現(xiàn)方式中，基于預(yù)設(shè)的河床形態(tài)類別，確定垂線向高程分布數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的空間位置構(gòu)建函數(shù)，具體包括：將預(yù)設(shè)的河床數(shù)據(jù)，根據(jù)河床形態(tài)類別進(jìn)行分段劃分，以得到分段河床形態(tài)類別數(shù)據(jù)；其中，河床形態(tài)類別包括：v型、u型、平底型；根據(jù)分段河床形態(tài)類別數(shù)據(jù)，匹配垂線向高程分布數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的空間位置構(gòu)建函數(shù)。

7、在本申請(qǐng)的一種實(shí)現(xiàn)方式中，在根據(jù)分段河床形態(tài)類別數(shù)據(jù)，匹配垂線向高程分布數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的空間位置構(gòu)建函數(shù)之后，方法還包括：將垂線向高程分布數(shù)據(jù)通過(guò)空間位置構(gòu)建函數(shù)進(jìn)行處理，以確定河床高程數(shù)據(jù)；將河床高程數(shù)據(jù)通過(guò)河床高程融合重構(gòu)，以確定數(shù)字河床地形數(shù)據(jù)。

8、在本申請(qǐng)的一種實(shí)現(xiàn)方式中，將河床高程數(shù)據(jù)通過(guò)河床高程融合重構(gòu)，以確定數(shù)字河床地形數(shù)據(jù)，具體包括：將河床高程數(shù)據(jù)進(jìn)行dem預(yù)處理，以得到待融合高程數(shù)據(jù)；對(duì)待融合高程數(shù)據(jù)進(jìn)行柵格區(qū)分，以確定河床柵格數(shù)據(jù)；將河床柵格數(shù)據(jù)通過(guò)預(yù)設(shè)的高程重構(gòu)法融合至預(yù)設(shè)的初始高程數(shù)據(jù)中，以確定數(shù)字河床地形數(shù)據(jù)。

9、在本申請(qǐng)的一種實(shí)現(xiàn)方式中，在將河面矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行反距離權(quán)重空間插值處理，以確定河床dem內(nèi)插數(shù)據(jù)之前，方法還包括：根據(jù)預(yù)設(shè)的河流流域范圍，確定dem分辨率；基于dem分辨率，通過(guò)河流流域范圍對(duì)dem進(jìn)行裁剪，以得到河流dem數(shù)據(jù)；根據(jù)河流dem數(shù)據(jù)，在河面矢量數(shù)據(jù)不能夠通過(guò)預(yù)設(shè)的提取方式獲取的情況下，通過(guò)坡度提取進(jìn)行河面矢量數(shù)據(jù)提取，以確定河面矢量數(shù)據(jù)。

10、第二方面，本申請(qǐng)實(shí)施例還提供了一種基于dem的數(shù)字河床重構(gòu)設(shè)備，其特征在于，設(shè)備包括：至少一個(gè)處理器；以及，與至少一個(gè)處理器通信連接的存儲(chǔ)器；其中，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有可被至少一個(gè)處理器執(zhí)行的指令，指令被至少一個(gè)處理器執(zhí)行，以使至少一個(gè)處理器能夠：將河面矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行反距離權(quán)重空間插值處理，以確定河床dem內(nèi)插數(shù)據(jù)；通過(guò)加權(quán)平均法對(duì)河床dem內(nèi)插數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑化處理，以得到平滑處理后的河床dem數(shù)據(jù)；將平滑處理后的河床dem數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的原始dem數(shù)據(jù)進(jìn)行融合重構(gòu)，并對(duì)融合重構(gòu)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行水文分析，以確定水文分析數(shù)據(jù)；其中，水文分析數(shù)據(jù)包括：河流流向數(shù)據(jù)、子流域邊界數(shù)據(jù)、河網(wǎng)閾值數(shù)據(jù)、河流中心線數(shù)據(jù)；對(duì)水文分析數(shù)據(jù)進(jìn)行中心線高程模擬，以得到河流中心線數(shù)據(jù)的垂線向高程分布數(shù)據(jù)；基于預(yù)設(shè)的河床形態(tài)類別，確定垂線向高程分布數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的空間位置構(gòu)建函數(shù)。

11、第三方面，本申請(qǐng)實(shí)施例還提供了一種基于dem的數(shù)字河床重構(gòu)方法的非易失性計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，其特征在于，計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令設(shè)置為：將河面矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行反距離權(quán)重空間插值處理，以確定河床dem內(nèi)插數(shù)據(jù)；通過(guò)加權(quán)平均法對(duì)河床dem內(nèi)插數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑化處理，以得到平滑處理后的河床dem數(shù)據(jù)；將平滑處理后的河床dem數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的原始dem數(shù)據(jù)進(jìn)行融合重構(gòu)，并對(duì)融合重構(gòu)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行水文分析，以確定水文分析數(shù)據(jù)；其中，水文分析數(shù)據(jù)包括：河流流向數(shù)據(jù)、子流域邊界數(shù)據(jù)、河網(wǎng)閾值數(shù)據(jù)、河流中心線數(shù)據(jù)；對(duì)水文分析數(shù)據(jù)進(jìn)行中心線高程模擬，以得到河流中心線數(shù)據(jù)的垂線向高程分布數(shù)據(jù)；基于預(yù)設(shè)的河床形態(tài)類別，確定垂線向高程分布數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的空間位置構(gòu)建函數(shù)。

12、本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種基于dem的數(shù)字河床重構(gòu)方法、設(shè)備及介質(zhì)，通過(guò)反距離權(quán)重空間插值對(duì)河床高程數(shù)據(jù)進(jìn)行融合重構(gòu)，解決了河道地形描述不準(zhǔn)確、高程模擬精確度低以及未知河道高程分析效率低的技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)無(wú)資料地區(qū)的河道數(shù)據(jù)構(gòu)建、提高了其河道地形描述的精準(zhǔn)程度以及為其后續(xù)非穩(wěn)定流模擬和淹沒(méi)分析提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

技術(shù)特征：

1.一種基于dem的數(shù)字河床重構(gòu)方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于dem的數(shù)字河床重構(gòu)方法，其特征在于，將河面矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行反距離權(quán)重空間插值處理，以確定河床dem內(nèi)插數(shù)據(jù)，具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于dem的數(shù)字河床重構(gòu)方法，其特征在于，通過(guò)加權(quán)平均法對(duì)所述河床dem內(nèi)插數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑化處理，以得到平滑處理后的河床dem數(shù)據(jù)，具體包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于dem的數(shù)字河床重構(gòu)方法，其特征在于，對(duì)所述水文分析數(shù)據(jù)進(jìn)行中心線高程模擬，以得到所述河流中心線數(shù)據(jù)的垂線向高程分布數(shù)據(jù)，具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于dem的數(shù)字河床重構(gòu)方法，其特征在于，基于預(yù)設(shè)的河床形態(tài)類別，確定所述垂線向高程分布數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的空間位置構(gòu)建函數(shù)，具體包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于dem的數(shù)字河床重構(gòu)方法，其特征在于，在根據(jù)所述分段河床形態(tài)類別數(shù)據(jù)，匹配所述垂線向高程分布數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的空間位置構(gòu)建函數(shù)之后，所述方法還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于dem的數(shù)字河床重構(gòu)方法，其特征在于，將所述河床高程數(shù)據(jù)通過(guò)河床高程融合重構(gòu)，以確定數(shù)字河床地形數(shù)據(jù)，具體包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于dem的數(shù)字河床重構(gòu)方法，其特征在于，在將河面矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行反距離權(quán)重空間插值處理，以確定河床dem內(nèi)插數(shù)據(jù)之前，所述方法還包括：

9.一種基于dem的數(shù)字河床重構(gòu)設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括：

10.一種基于dem的數(shù)字河床重構(gòu)方法的非易失性計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令設(shè)置為：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種基于DEM的數(shù)字河床重構(gòu)方法、設(shè)備及介質(zhì)，方法包括：將河面矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行反距離權(quán)重空間插值處理，以確定河床DEM內(nèi)插數(shù)據(jù)；通過(guò)加權(quán)平均法對(duì)河床DEM內(nèi)插數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑化處理，以得到平滑處理后的河床DEM數(shù)據(jù)；將平滑處理后的河床DEM數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的原始DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行融合重構(gòu)，并對(duì)融合重構(gòu)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行水文分析，以確定水文分析數(shù)據(jù)；對(duì)水文分析數(shù)據(jù)進(jìn)行中心線高程模擬，以得到河流中心線數(shù)據(jù)的垂線向高程分布數(shù)據(jù)；基于預(yù)設(shè)的河床形態(tài)類別，確定垂線向高程分布數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的空間位置構(gòu)建函數(shù)。本申請(qǐng)通過(guò)上述方法解決了河道地形描述不準(zhǔn)確、高程模擬精確度低以及未知河道高程分析效率低的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：馬小奇,景皓鑫,陳猛,胡博文
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浪潮智慧科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10