[发明专利]一种河道断面地形重构方法

说明书

本发明提供一种河道断面地形的重构方法，包括以下具体步骤：获取初始河道断面地形，辨识水上和水下地形的分界位置；对水上地形进行平滑；对水下地形进行重构，方法是多点外推、距离加权；二者合并，获得完整的重构后的断面地形。本发明可以弥补基于DEM数据插值得到的河道断面地形的不足，提高河道地形的质量。

技术领域

本发明涉及河流数值模拟领域，具体的说是一种河道断面地形的重构方法。

背景技术

河道地形数据，是进行河流数值模拟的基础。地形数据的质量，直接影响河流数值模拟结果的质量。在进行山区河流数值模拟时，常常缺少实测河道地形，因而需要通过从基于卫星数据的DEM(数字高程模型)提取所需要的河道地形。然而，DEM地形存在两个问题：一是由于精度不高，而导致提取的河道地形呈阶梯状；二是缺少水下地形。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了提供一种河道断面地形的重构方法，可以提高断面地形的质量。

本发明的技术方案：一种河道断面地形的重构方法，包括以下具体步骤：

S1、获取初始河道断面地形；该地形一般是基于数字高程模型，通过沿河道断面进行插值计算所得到；

S2、辨识水上和水下地形的分界位置，即水边点；

S3、对水上地形进行平滑；

S4、对水下地形进行重构；

S5、将水上、水下地形合并，得到重构后的河道断面地形。

所述步骤S2的具体实施步骤为：

S21、找出断面最低点的位置；

S22、从最低点向左，逐个地将地形点与最低点进行比较，如果地形点高程与最低点高程之差超过事先给定的阈值，则将该地形点的右边相邻点(即前一个进行比较的地形点)定位为水上和水下地形的左分界点、即左水边点L0；

S23、同样的，从最低点向右，逐个地将地形点与最低点进行比较，如果地形点高程与最低点高程之差超过事先给定的阈值，则将该地形点的左边相邻点(即前一个进行比较的地形点)定位为水上和水下地形的右分界点、即右水边点R0。

所述步骤S3的具体实施步骤为：

S31、对于水上地形点i，以之为中心向左、右各取1个点，采用三点加权平均方法，进行平滑处理，其计算式为：

上式中，Z表示高程，下标i-1、i、i+1表示地形点的位置编号，上标0表示平滑前，上标1表示平滑后；

S32、如有必要，可多次重复S31的过程，使得平滑效果更充分，但过度的平滑，将降低地形的精度。

所述步骤S4的具体实施步骤为：

S41、任取位于L0和R0之间的水下地形点P，其与L0和R0的距离分别为DL、DR；

S42、分别以L0和R0为锚点对P点高程进行重构得到P点高程Z_PL、Z_PR，P点的重构后的高程为：

Z_P＝(W_L*Z_PL+W_R*Z_PR)/(W_L+W_R) (2)

上式中，W_L和W_R分别为高程Z_PL、Z_PR的考虑权重，其计算方法为：