[发明专利]基于DEM的城市道路渠网化排水通道制作方法

摘要

本发明涉及一种基于DEM的城市道路渠网化排水通道制作方法，属于市政工程信息技术与地理信息系统技术交叉领域。本专利从内涝仿真模型构建的需求出发，基于城市道路的高精度DEM模型，将城市道路矢量面层区域划分为高精度的规则网格，并于交点处生成节点矢量图层；通过道路DEM提取节点地面高程值，沿道路中线，选择节点并拟合道路纵断面曲线方程；计算拟合道路纵断面曲线的斜率，依据设定阀值选择道路纵断面特征地形点；依据道路纵断面特征地形点划分道路渠网断面；依据地形特征提取算法，选择道路各断面的特征点，最终实现一维道路渠网化排水通道的构建。方法快速、准确地构建出与道路地形变化相符的一维排水渠道，在满足水力模型模拟精度的要求下，将极大地简化城市防涝规划调整工作的开展。

主权项

基于DEM的城市道路渠网化排水通道制作方法，其特征在于：所述方法依次包含以下步骤：(1)基于城市道路矢量多边形面层，划分精度为0.1m～1m的规则网格；基于规则网格，于交点处构建节点矢量图层，节点图层对象需包括属性字段：地面高程、X坐标和Y坐标，上述字段均设置为双精度数据类型；(2)基于道路高精度数字高程模型，提取节点图层对象地面高程值，提取方法为基于被采样节点的空间XY坐标，使用双线性插值法内插节点的高程数值；(3)道路纵断面曲线的拟合；(3.1)基于道路矢量多边形图层，连接节点图层对象，绘制道路中心线的线层矢量图层，对道路横断面形式发生变化以及多道路交汇的情况，需划分为多个道路中心线矢量对象；(3.2)道路纵断面曲线的拟合需首先构建出沿道路方向和竖向高程的直角坐标系，采用局部多项式法对同一道路中心线矢量图层对象所连接的高程点的高程值进行回归分析和曲线拟合，拟合曲线方程形式为n次代数多项式H=h(X)=a₀+a₁X+…+a_nXⁿ；n次代数多项式的选择为从低次至高次进行优选，以曲线拟合的确定系数大于0.9为优选标准；通过构建最小二乘法的法方程组，矩阵求解出多项式的各项参数a₀、a_1；；；a_n，从而得到表征道路纵断面地形变化的n次多项式方程；(4)设置间隔△X=0.1，计算拟合道路纵断面曲线的斜率h′(X)，设定阀值TR，TR值的大小来源于城市道路纵坡设计规范，其值设置为0.01，依据阀值选择道路纵断面特征地形点，纵断面特征地形点满足|h′(X)|≥TR或h′(X)=0；(5)依据选择的道路纵断面特征地形点，作道路中心线垂线并编号作为渠网断面划分，基于渠网断面对节点图层进行局域搜索，对节点图层进行所属断面的分组划分；(6)对同一渠网断面节点，依据Douglas‑Peucker算法，选择道路横断面的特征点；对于任一渠网断面节点，执行下述递归计算过程：(6.1)对渠网断面节点计算任意两节点间距离，最大距离的两个节点，如P和Q设为边缘节点组，连接边缘节点作直线PQ；(6.2)计算其他节点到PQ的垂直距离，选择距离最大的点，如该点为P_i，其距离为D_i；(6.3)依据所定精度限差δ，δ值的设定来源于道路横向断面设计规范，设置其值为0.1米，比较δ与D_i值大小，若D_i小于精度限差，则特征点提取完毕且选择的特征点仅为边缘节点P和Q，若D_i大于精度限差，则节点P_i增补为特征点，作直线段PP_i和直线段P_iQ，分别返回步骤6.2，执行递归计算过程。