[发明专利]一种快速高效水土保持淤地坝调查与评估方法

说明书

本发明涉及一种快速高效水土保持淤地坝调查与评估方法，包括：初选淤地坝位置；获取高精度数字地形；求取各个栅格数据；确定需要进行地形特征判断的栅格周边的运算范围；根据地形特征判定淤地坝位置；判定淤地坝现状特征；计算坝后库容；淤积体积计算；淤地坝上游土壤侵蚀模数的计算。本发明先利用低分辨率的DEM数据确定可能出现淤地坝的位置，再利用航拍的方式构建高精度的DEM数字化地形，并利用数字化地形对淤地坝可能出现的区域进行分析，确定是否有淤地坝并利用数字化地形对确定有淤地坝的位置进行分析，最终判断出淤地坝的大小和淤积范围。在通过获取的淤积范围得到淤地坝的其他数据，并根据这些数据获取淤地坝上游水土保持的状态。

技术领域

本发明涉及一种快速高效水土保持淤地坝调查与评估方法，是一种水利设施的数字化调查方法。

背景技术

淤地坝是一种重要的水土保持工程措施，在世界范围内均有广泛的应用。据统计，仅在中国的黄河流域2003-2010年就建设了8180座淤地坝。这些淤地坝对河流流域的灌溉、防洪、水土保持、减少河流泥沙等方面做出了重要的贡献。然而，随着淤地坝使用时间的延伸，淤地坝及周围流域情况的不断变化，以及早期淤地坝建设的年代还没有成熟的数字技术，众多淤地坝的数字化信息或没有或残缺不全，难以实现数字化管理。如何补齐这些缺失的淤地坝数字化信息，需要进行缜密的调查，详细的了解各个淤地坝的状态，构建各个淤地坝的数字化模型，实现淤地坝的数字化管理。然而要实现这一详细的调查，现有的方式是采用人工调查的方式，对淤地坝进行现场测量，这需要耗费大量的人力物力。尽管有一些利用数字化地形图DEM进行淤地坝调查的方案，如对DEM进行三角化等方式，但这些方案都存在这样或那样的缺点，如分析过程复杂，没有充分的利用DEM数据，使用的计算机资源过多，使计算成本过高等。由于这些问题的存在，使利用计算机进行淤地坝调查停留在方案上，在实际中应用很少。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种快速高效水土保持淤地坝调查与评估方法。所述的方法利用河道的走向，快速构建数以千计的淤地坝数字模型，根据经年的记录，对淤地坝的淤积情况进行分析比较，最终得出淤地坝上游水土保持的状态。

本发明的目的是这样实现的：一种快速高效水土保持淤地坝调查与评估方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：

步骤1，初选淤地坝位置：利用研究区域的低精度DEM数据，以汇水面积0.5km²为阈值提取流域数字河网，根据控制面积大小判断淤地坝可能的位置，运算的河网处的控制面积是否小于50km²且大于0.5km²，如果控制面积在此范围内，即为淤地坝的预选位置；

步骤2：获取高精度数字地形：利用流域数字河网和淤地坝预选位置制定无人机飞行路线，派出无人机按照飞行路线沿河网进行拍摄和航测，获取分辨率为5乘5米，高度相对误差小于1米的高精度DEM数据；

步骤3：求取各个栅格数据的步骤：根据高精度DEM数据，求取各个栅格DEM的坡向、坡度、曲率数据；

步骤4：确定需要进行地形特征判断的栅格周边的运算范围：根据淤地坝的坝长最大值Lmax和最小值Lmin，结合栅格尺寸l，以河网栅格的理论位置位于沟道正中的位置，考虑运行误差，同时提升淤地坝的识别精度，栅格运算的地形特征搜索判断半径取r=Lmax；

步骤5：根据地形特征判定淤地坝位置：对河网经过的栅格及其周边栅格进行扫描和坡向、坡度特征分析，分析范围按照栅格分辨率和坝长综合确定；

扫描过程为：以河道栅格（i，j）为中心，以n为搜索半径，n=int（r/l），由内向外检测各个栅格的坡向、坡度数据；i、j为河道中心网格坐标，以1为起始的自然数；