[发明专利]基于GIS的CAD数据导入到SWMM的方法

权利要求书

1.基于GIS的CAD数据导入到SWMM的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：CAD数据前期处理，导入之前对数据进行删减并按分类以便GIS进行使用；

步骤二：数据验证，验证节点和管线拓扑关系是否正确；

步骤三：GIS的数据提取与计算：包括节点数据提取、管线数据提取、汇水区数据提取；所述的节点数据的提取包括：X坐标、Y坐标、地面高程，提取的步骤如下：

使用Arctoolbox下Data Management Tools-Features-Split Line By Point工具将管线按节点位置打断，并对打断的管线批量编号并移除节点数据；

使用Arctoolbox下Data Management Tools-Features-Features Vertices ToPoints工具在管线端点重新生成节点数据，对节点数据批量编号并删除不必要的节点；

打开节点的属性表并新建text类型字段：Name节点编号；Double类型字段：X坐标、Y坐标、地面高程、井深、井底高程；并使用字段Calculate Geometry计算出节点X、Y坐标；

将CAD高程点和等高线图层数据另存到地理数据库下，并在数据表中删除数值异常的高程点和等高线；本工程提供的高程点和等高线数据精度较高，故采用TIN的方式作为生成DEM的算法；使用3D analysis Tools-Data Management-TIN-Creat TIN生成DEM并使用TIN To Raster工具将TIN转换为栅格数据；

使用Arctoolbox下Spatial Analyst Tools-Exaction-Exacte Values To Points工具获取节点地面高程；逐点输入通过现场勘查获得真实值的井深数据后打开节点字段表，通过Filed Calculator计算井底高程如公式(1)所示，到此获取所有节点数据：

H＝h-l (1)

式中：H——井底高程 ，单位m；

h——地面高程 ，单位m；

l——井深，单位m，

所述的管线 数据提取包括：上游下游节点、管径、长度；

在管线属性表中新建text字段：上游节点、下游节点；Double字段：管径、长度，并按照CAD图层属性统一对管道的管径字段进行批量赋值；

使用Join工具将节点数据连接到管线属性表中获取起点节点编号和终点节点编号，并根据井底埋深计算管道坡度，将坡度小于0的管道起点和终点进行批量对调；所述的汇水区数据提取包括：位置形状、特征宽度、坡度、不渗透百分比、洼地储水量、出水口节点编号；提取数据的步骤为：

打开汇水区属性表新建Double字段：X坐标、Y坐标，并对汇水区进行批量编号，使用Arctoolbox下Data Management Tools-Features-Features Vertices To Points工具并在汇水区边界折点生成点，使用Calculate Geometry计算出X、Y坐标值，即得到汇水区形状坐标；

在汇水区属性表中新建Double字段：特征宽度；新建线要素水流长度，并根据DEM绘制每个汇水区最远点到排水出口的线要素，即水流长度；通过Join工具得到每个汇水区的水流长度，通过Field Calculator工具得到特征宽度；

L＝S/l_w (2)

式中：L——特征宽度，单位m；

S——汇水区面积，单位m²；

l_w——水流长度，单位m；

在汇水区属性表新建Double字段：坡度；使用ArcToolbox下3D Analyst Tools-Raster Surface-Slope工具对栅格表面进行坡度计算；使用Spatial Analyst Tools-Zonal-Zonal Statistics as Table工具通过汇水区矢量图形提取栅格坡度平均值，并使用Join工具关联到坡度字段；

在汇水区属性表新建Double字段：不渗透百分比；根据规划的用地性质和各部分占地比例，按图层属性对用地类型面要素的不渗透百分比字段进行批量赋值，使用ArcToolbox-Conversion Tools-To Raster-Polygon to Raster工具将赋值修正后的矢量图形转为栅格以便批量加权计算；最后使用ArcToolbox下Spatial Analyst Tools-Zonal-ZonalStatistics as Table工具统计出每个汇水区的不渗透百分比的加权平均值；

在汇水区属性表新建Double字段：洼地储水量；在ArcMAP中加载之前生成的DEM文件，使用ArcToolbox下Spatial Analyst Tools-Hydrology-Fill工具对DEM数据进行填洼处理；通过Spatial Analyst Tools-Map Algebra-Raster Calculator工具将填洼后的DEM和未填洼的DEM数据进行相减运算得出洼地数据，使用Spatial Analyst Tools-Zonal-ZonalStatistics as Table工具将洼地量以总和的方式提取到每个汇水区；将得到的洼地深度总和乘以栅格面积得到洼地体积，最后除以各个汇水区的面积得到平均洼地深度；

在汇水区属性表新建text字段：出水口；第一种方法：先使用Data Management Tools-Features-Features To Points工具得到中心汇水区位置，再使用空间关联工具与节点要素进行连接，得到最近节点的编号；第二种方法：使用表面分析后得到流向数据，使用区域统计到表工具得到汇水区平均流向特征值，根据流向特征值按方向得到最近节点编号，第二种方法编程思路:根据汇水区方向特征值，查找节点坐标X差值0且Y差值0；返回值为真时使用沟谷定理计算距离，最后排序得到最近节点编号；返回值为假时出水口记为*或最近节点编号；

步骤四：数据导入到SWMM模型；所述数据导入到SWMM模型具体为：SWMM的数据文件inp文件使用ANSI编码方式，使用记事本程序直接编辑，数据文件包含诸多构成模块，各个模块包含不同的模块参数供程序读取，采用；；作为注释行，使用空格作为数据分隔符，使用换行符作为子项分隔符；导入模块包括：SUBCATCHMENTS基本子汇水面积信息、SUBAREAS子汇水面积不渗透/渗透子面积数据、CONDUITS管渠管段信息、XSECTIONS渠道、孔口和堰横断面几何特性、COORDINATES坐标、Polygons；

每个模块后对应该模块包含的子项，通过换行符分割，每个子项的参数使用空格进行分割；

步骤五：结果及参数分析：对导入的模型进行检验及模拟。

2.根据权利要求1所述的基于GIS的CAD数据导入到SWMM的方法，其特征在于：所述GIS的数据提取与 计算，按文件格式输入到SWMM模型中，降低人为测量误差同时节省大量时间。