[发明专利]一种基于BIM和GIS的洪水淹没范围动态展示方法

权利要求书

1.一种基于BIM和GIS的洪水淹没范围动态展示方法，其特征在于包括以下步骤：

S1，构建BIM和GIS三维融合模型，分别构建流域内所有水利枢纽工程的BIM模型以及流域的三维地形模型，将三维地形模型有限元栅格化得到DEM数字地形模型，水利枢纽工程的BIM模型与DEM数字地形模型融合，得到BIM和GIS三维融合模型；

S2，淹没范围数据处理，在水利枢纽工程所在区域的DEM数据上，通过在流道上设置预设间隔长度的基准水位控制线对流道划分，并对各栅格进行插值，比较栅格插值处的水位与其高程之间的大小关系，获取淹没范围，将水位小于地形高程的不属于淹没范围的栅格点设为无效值，并将无效值中任意存在连续关系的无效值删除；

S3，淹没范围分析得到被淹没地区的栅格数据，通过静态水面法分析淹没范围，将基准水位控制线以及其间插值得到的水位控制线所过的栅格点以及所表述的水位信息存储，以当前基准水位控制线内的流域为单元分区存储；

S4，淹没范围可视化，将得到的栅格数据进行模型构建，并依据水位信息的不同选择对应的色彩显示，最后再叠加到GIS中，最终显示淹没范围，通过改变洪水的水位或流量可动态显示淹没范围；

在构建BIM和GIS三维融合模型的步骤中，

水利枢纽工程的BIM模型利用Bentley MicroStation软件构建，预先获取流域内各类水利工程的参数，将参数作为Bentley MicroStation软件的输入进行构建；

DEM数字地形模型的构建，预先通过GIS技术得到三维地形模型，并同时提取数据表示的等高线、高程点、河岸特征线参数作为Bentley Geopaksite软件的输入，BentleyGeopaksite软件以此生成不规则三角网格tin文件，输出得到DEM数字地形模型；

所述水位控制线与流道的中心线垂直，且以任意相邻的水位控制线为基准，在位于其间的栅格点上插值，并比较栅格插值处的水位与其高程之间的大小关系：若水位大于地形高程，则该栅格属于淹没范围，记录其水位或水深；若水位小于地形高程，则不属于淹没范围；所述基准水位控制线以及其间插值得到的水位控制线向流道两侧延伸，得到分区边界线,在此边界线上,水位等于地形高程,也即当前水位在流道两岸所能淹没最远距离，所述分区边界线以及基准水位控制线所围即淹没范围；

所述插值采用线性插值法；

水位控制线的间距依据地理特征设置，在地势落差大的流域间距设置较小，而地势落差小的地区间距较大，所述水利枢纽工程的设置改变了流道的水势落差的连续性，所述水利枢纽工程设置为基准水位控制线，水位在此基准水位控制线设为断点，包含两个水位值；

所述静态水面法分为无源淹没和有源淹没两种：无源淹没是将淹没分析区DEM数据中高程值低于设定水位的视为淹没点；有源淹没是将淹没分析区DEM数据高程值低于设定水位并且与指定位置有联通的栅格视为淹没点；

在淹没范围可视化的步骤中，包括以下步骤：

S41，栅格数据处理获取表征水位、流量组合工况下的色彩图片，采用ArcGIS10.5平台中的“模型构建器”工具，将栅格数据经过处理得到png格式的图片，对不同水位、流量工况下的图片显示进行色彩统一表征；

S42，数据映射，淹没范围的栅格数据转换成色彩图片之后，将色彩图片叠加到GIS中，最终得到颜色表征淹没范围的显示效果；

S43，动态展示，改变流道全段或选取的不同流段上的基准水位控制线的水位，和/或改变全段或选取的不同流段上的流量，以动态展示水位变化或某处水利枢纽工程开闸放水后流域内被淹没范围的变化情况；

在淹没范围分析得到被淹没地区的栅格数据的步骤中，为提升模拟计算速率，将水位小于地形高程的不属于淹没范围的栅格改为无效值，使得后续参与计算的栅格数量大幅降低，所删除的栅格点为连续的串值，不仅可提升去除未被淹没的栅格的速率，还避免了被淹没地区内处于离散状态却有效的栅格数据被删除。