[发明专利]一种城市暴雨内涝积水深度提取方法

权利要求书

1.一种城市暴雨内涝积水深度提取方法，其特征是：包括以下步骤：

S1：建立城市地形模型；

S2：获取城市洼地积水贡献区；

S3：建立城市降雨模型和城市排水模型；

S4：获取地表总径流量；

S5：建立城市地表积水模型，获取积水深度；

所述步骤S5中建立城市地表积水模型，包括以下步骤：

S61：以洼地积水贡献区内的地表总径流量和总排水量为基础，计算积水不流动模式下的洼地积水贡献区内的地表积水，计算公式如下：

Q_w＝Q-Q_pipe

其中，Q_w代表洼地积水贡献区w的地表积水，Q代表w的总径流，Q_pipe代表w的总排水；

S62：计算研究区内栅格的下降方向，确定栅格的最陡下降方向；

S63：用编码表示栅格的最陡下降的方向，生成区域水流方向图；

S64：根据研究区的区域水流方向图，将积水不流动模式下的洼地积水贡献区内的地表积水进行积水重分配操作，可获得积水深度；

所述步骤S64中积水重分配操作包括以下步骤：

S71：根据步骤S61中公式，计算出每个栅格初始积水深度A_W为洼地积水贡献区的总面积；

S72：筛选出存有最陡下降方向的栅格；

S73：选定一个被筛选出的栅格作为初始栅格，判断该栅格水深是否大于水深阈值，若是，则将初始栅格设为分配栅格，进入下一步；若否，则重新选定；

S74：根据区域水流方向图、最陡下降方向栅格高程值、最陡下降方向栅格积水深度、分配栅格高程值和分配栅格积水深度，采用试算法将分配栅格的积水量分配到该栅格最陡下降方向对应的相邻栅格；

S75：判断相邻栅格分配到的水量是否小于分配阈值，若是，则进入下一步；若否，则将该相邻栅格设为分配栅格，回退至步骤S74；

S76：更新上述步骤涉及栅格积水深度数据；

S77：重复步骤S73-S76直至遍历所有被筛选出的栅格。

2.根据权利要求1所述的一种城市暴雨内涝积水深度提取方法，其特征是：所述步骤S1中建立城市地形模型，包括以下步骤：

S01：获取城市的数字高程地形数据、高分辨率遥感影像和城市行政边界数据；

S02：利用行政边界数据对城市数字高程地形数据进行裁剪得到研究区数字高程模型；

S03：利用研究区高分辨率遥感影像，获取城市的建筑、道路边界以及水网信息；

S04：利用获取的城市建筑及水网信息对研究区数字高程模型进行修正，得到修正后的城市地形模型，建筑修正公式为：

D_ij＝O_ij+A*C_ij(i＝1，2，...n；j＝1，2，...m)

其中i和j分别代表数字高程模型中的行号和列号，其中D_ij为修正后的城市地形模型的像元值，O_ij代表原始的城市地形模型中的像元值，A代表城市建筑高度，C_ij代表城市建筑的二元栅格图，n为数字高程模型的总行号，m为数字高程模型的总列号。

3.根据权利要求2所述的一种城市暴雨内涝积水深度提取方法，其特征是：所述步骤S2中获取城市洼地积水贡献区，包括以下步骤：

S11：以修正后的城市地形模型为基础，以从左向右、从上到下的顺序计算研究区的每个栅格的下降方向，获得栅格水文流向图，所述栅格水文流向图包括栅格流向数据；

S12：以获得的栅格水文流向图为基础，提取洼地栅格；

S13：对获得的栅格流向数据和洼地栅格进行叠加分析，然后利用种子算法计算出洼地积水贡献区。

4.根据权利要求1所述的一种城市暴雨内涝积水深度提取方法，其特征是：所述步骤S3中建立城市降雨模型，包括以下步骤：

S21：分析研究区多年降雨站点的统计数据，获得暴雨强度公式；

S22：基于城市洼地积水贡献区，统计各个洼地积水贡献区的降雨量，计算公式如下：

其中P_w为洼地积水贡献区w的降雨总量，A_w为洼地积水贡献区w的面积，i为暴雨强度，t为降雨历时。