[发明专利]一种坡面水流深度计算系统及方法

摘要

本发明提供了一种坡面水流深度计算系统，系统包括：数字地形采集处理系统、坡面搭建系统、人工降雨系统以及地理信息处理系统；数字地形采集系统包括相机阵列和同步器；同步器控制相机阵列中的各相机同步拍摄地形图像，基于近景摄影测量原理和倾斜摄影测量原理对地形图像进行分析，生成坡面模型的数字高程模型；地理信息处理系统对各数字高程模型进行分析计算每个栅格的坡面水流深度数据。可见，本发明提供的坡面水流深度计算系统，通过实时采集坡面地形数据并构造坡面模型的数字高程模型，能够对坡面薄层水流进行全方位观察、并实时计算全坡面的坡面水流深度。

主权项

1.一种坡面水流深度计算系统，其特征在于，所述系统包括：数字地形采集处理系统、坡面搭建系统、人工降雨系统以及地理信息处理系统；所述坡面搭建系统搭建试验所观测的坡面模型；所述人工降雨系统用于在指定的所述坡面模型上进行降雨；所述数字地形采集系统包括相机阵列和同步器；所述相机阵列排布在所述坡面上方，用于在试验过程中拍摄所述坡面模型的地形图像，所述同步器控制所述相机阵列中的各相机同步拍摄地形图像，基于近景摄影测量原理和倾斜摄影测量原理对所述地形图像进行分析，生成所述坡面模型的数字高程模型；其中，每个数字高程模型对应一个时间点；所述地理信息处理系统对各所述数字高程模型进行分析计算，生成各数字高程模型对应的第一参数组；确定所述坡面模型中各栅格对应的第二参数组；依据各数字高程模型对应的所述第一参数组以及所述第二参数组计算出每个时间点、每个栅格的坡面水流深度数据；所述地理信息处理系统包括：数据获取模块以及计算模块；所述数据获取模块分别对 各所述数字高程模型进行分析，获取所述坡面模型的各栅格对应的第一参数组，所述第一参数组包括：坡度、坡面曲率以及汇流累计数，所述数据获取模块依据降雨强度、所述坡面模型的物质组成、土壤质地确定所述坡面模型中各栅格对应的第二参数组，其中所述第二参数组包括：降雨强度、坡面糙率以及坡面稳定入渗率；通过以下公式，所述计算模块依据各数字高程模型对应的所述第一参数组以及所述第二参数组计算出每个时间点、每个栅格的坡面水流深度数据；h＝β*I^a*n^b*Acc^c/(k^d*SS^e)；其中，h为坡面水流深度，I为降雨强度，n为坡面糙率，Acc为汇流累计数，k为坡面稳定入渗率，SS为地表剖面曲率，β为系数，a、b、c、d、e为参数。