[发明专利]一种自动批量计算河道断面信息的方法

说明书

技术领域

本发明属于河道演变分析的技术领域，本发明涉及一种批量计算河道断面信息的方法。 

背景技术

河床演变与整治主要研究自然情况下或修建整治建筑物后河流河床发生冲淤变化的过程，根据河床冲淤变化采用科学的整治手段来调整河流的来水来沙过程，以达到防洪抗旱、疏通航道、围垦灌溉、稳定河床、蓄水发电等多功能地利用河流，并兼顾水利水产等其他事业，以及环境与生态保护，以获得合理的最大经济效益，生态效益和社会效益。因此河床演变及整治在河流的开发、利用与治理特别是港口与航道工程建设中起着重要的作用。 

研究河床演变与整治离不开河道断面演变分析，河道断面形态是河流的重要特征，是决定河流输水输沙能力、河道通畅、稳定程度的重要因素。河道断面分析是分析河道断面形态的变化，断面形态的变化从一定程度上反映了断面附近河段的冲淤变化。河道断面分析是日常工作中常用的河势分析方法，通过在水下地形图上沿与河道中心线正交的方向切断面，了解水下地形在水流的作用下的起伏变化情况，为工程设计人员提供设计依据。传统的河道地形变化分析是手工描绘不同时期地形等深线，人工切割断面进行计算,通过对比分析来研究河床的冲淤演变。这种方法工作量大,精度也难以保证。 

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种工作量小，获取河道断面信息更加准确，可靠的批量计算河道断面信息的方法。 

技术方案：为了达到上述发明目的，本发明提供一种自动批量计算河道断面信息的方法，包括以下步骤: 

步骤1：利用ArcMap在河道监控段绘制若干河道断面直线，获取河道断面线数据；其中，ArcMap为美国环境系统研究所开发的GIS系统ArcGIS软件套装的桌面组件部分。 

步骤2：利用ArcEngine中ITinEdit接口将通过水下地形测量方法获得的河道测深数据生成河道不规则三角网数据；其中，ArcEngine为美国环境系统研究所开发的GIS系统ArcGIS软件套装的开发组件部分；ITinEdit是ArcEngine中用于提供不规则三角 网（简称TIN）创建编辑功能的接口。 

步骤3：单独获取一条河道断面线数据，并利用ArcEngine中ITinSurface接口下面的GetProfile方法对单独获取的河道断面线数据和河道不规则三角网数据进行操作，获取原始河道剖面线数据，并提取原始河道剖面线数据的折点数据形成原始剖面点集数据；其中，ITinSurface是ArcEngine中用于提供TIN表层计算功能的接口，GetProfile是ITinSurface接口下面利用TIN数据插值并返回带有高程值线段的功能函数。输入参数为TIN数据以及插值步长，输出结果为带有高程值信息的线段。 

步骤4：将原始剖面点集数据输入道格拉斯普克算法，设定优化阈值，根据道格劳斯普克算法的原理，将原始剖面点集数据中无法达到优化阈值要求的点去除后输出结果剖面点集数据；所述优化阈值为需要去除的地形起伏的最大值，即构成微小地形的最大临界值； 

步骤5，设置坡度角度阈值，循环依次获取结果剖面点集数据中的三点，计算以中间点为中心的三点组成的角度大小，并将计算出的角度大小与坡度角度阈值比较，如果计算出的角度小于坡度角度阈值，则设置当前中间点为一个坡度拐点，将剖面结果点集数据以坡度拐点分段，循环执行直到结果剖面点集数据全部分段结束； 

步骤6，获取每一分段数据首尾点，用纵坐标之差与横坐标之差的比值计算坡度角度正切值，并换算成1：X的形式作为该分段坡比，比较所有分段坡比，记录最大坡比。 

步骤7，遍历结果剖面点集数据，获取最深点与最高点数据； 

步骤8，循环执行步骤3-步骤7，直到执行完步骤1中绘制的所有河道断面线数据，针对每一条河道断面线数据汇总坡比、最大坡比、最深点、最高点信息，输出报表，绘图。 

有益效果：与现有技术相比，本发明将道格拉斯普克算法引入到计算河道断面信息的流程中，保留了河道断面的基本轮廓，去除了河道断面计算过程中起伏地形对于计算结果的影响，面对不同的复杂地形环境的河道都能快速、准确的获取河道断面信息；本发明提供的方法适应性强、自动化程度高，能够保证河道断面信息计算的效率和质量，计算工作量小。 

附图说明

图1为本发明的流程示意图； 

图2为河道断面直线绘制图； 

图3为河道测深数据图； 

图4为河道不规则三角网数据图； 

图5为原始剖面点集数据图； 

图6为结果剖面点集数据图；