[发明专利]一种GeoDesign支持下的农地整理规划智能化设计方法

摘要

本发明提供了一种GeoDesign支持下的农地整理规划智能化设计方法。基于地理设计思想，综合运用GIS、数据挖掘与知识发现等技术，对农地整理工程进行地理抽象和相关知识规则提取与表示，完成农地整理规划中农田灌排子系统、水工建筑子系统、道路与防护林子系统的参数化设置，并探索农地整理工程地理对象空间关系、方位信息、属性信息、设计参数、知识规则等统一组织与管理方法，实现农地整理规划智能化设计；在此基础上，综合利用GIS空间查询、空间分析和三维建模技术，实现农地整理规划工程三维建模与三维可视化分析等操作。本发明能够有效提高农地整理规划设计的效率，可以为农田土地资源高效利用、农田信息化管理及精准农业提供技术支撑与决策依据。

主权项

1.一种GeoDesign支持下的农地整理规划智能化设计方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)农田灌排子系统设计，包括农地整理区灌溉流量设计、农地整理区排涝流量设计和 农田灌排区沟渠断面设计：(1.1)农地整理区灌溉流量设计分为灌溉渠规划设计和排水沟规划设计，其中，灌溉渠包括支渠、斗渠和农渠，排水沟包括支沟、斗沟和农沟；首先，根据农地整理区域生成支渠和支沟；其次，根据支沟的距离以及支沟和沟渠之间的间距生成斗渠，根据斗沟的起始位置和斗沟间距生成斗沟；最后，根据农渠的间距、农渠与前条斗渠的距离、以及农渠与前条支渠的距离生成农渠，根据农沟与农渠的距离和与斗渠的距离生成农沟；采用农渠→斗渠→支渠逐级汇流方法，依次完成农渠、斗渠和支渠的灌溉需水量设计；农渠的设计流量利用以下公式计算其次，斗渠的设计流量利用以下公式计算最后，支渠的设计流量利用以下公式计算上述公式中，S（亩）为农渠控制田地面积，α（无量纲）为作物种植比例，M（m3/亩）为灌水定额，t（H）为每天灌水延续时间，T（D）为每次灌水延续时间，L（Km）为渠道长度，A（无量纲）为渠床土壤透水系数，m（无量纲）为渠床透水系数，β（无量纲）为渗水量折减系数，ηf（无量纲）为田间水利用系数，n为斗渠下设农渠数量及支渠下设斗渠数量；(1.2)农地整理区排涝流量设计：利用平均排除法实现农地整理区排涝流量设计；(1.3)农田灌排区沟渠断面设计，包括沟渠横断面设计与纵断面设计：根据经验知识和约束规则先假设沟渠的下底宽和沟渠水深值，输入沟渠理论推算流量和理论推算流速物理指标计算模型，采用迭代计算方法，计算沟渠理论推算流量和理论推算流速的初始值，并利用各自相应的验证模型，检验初始计算值是否满足要求，若不满足则修改沟渠下底宽和沟渠水深的设计值，再次输入计算模型进行迭代计算，直至满足验证模型的要求；沟渠进水口处设计水位指标直接根据各参数的物理指标计算模型得出；(2)道路及防护林子系统设计，包括田间道、生产道、道路防护林及农田防护林设计；(3)水工建筑物子系统设计，包括公路桥、管涵、节水闸与分水闸设计；(4)农地整理规划智能化设计实现：根据(1)至(3)各子系统的设计方法，运用地理设计的思想对农田灌排子系统、水工建筑物子系统、道路及防护林子系统的组成要素进行地理抽象处理，利用Sketchup软件分别构建地理对象的三维模型库，利用ArcGIS API提供的三维模型转换接口，实现Sketchup三维模型与ArcGIS三维模型的转换；在此基础上，以二维的农地整理工程规划设计控制地图为背景底图，运用ArcGIS三维符号化、三维可视化及三维地理处理功能，实现农地整理工程三维虚拟地理场景的构建；所述步骤(1.3)的沟渠纵断面设计中，水渠从进口处开始需每隔50m统计一次高程，所述高程包括地面高程、设计沟底高程及设计地面高程。