[发明专利]基于GIS的城市一维水动力模拟基础数据拓扑关系构建和编码方法

摘要

本发明公开了一种基于GIS的城市一维水动力模拟基础数据拓扑关系构建和编码方法，该方法首先要获得城市河道和管网的shp文件，并将河道和管网线图层分别合并，然后在ArcGIS软件中进行操作：包括将河道和管网转折点转为节点、将转出的节点去除重复点、去除河道与管网两图层间重复的节点、用折点将河道和管网分别断开、对河道和管网的节点分别进行编码、对河道和管道分别进行编码、分别构建河道、管道的拓扑关系、最后分别合并点图层和线图层得到具有统一编号的一维线段Link对应节点Node图层。本发明可以提高城市一维水动力学建模的效率和精度。

主权项

1.一种基于GIS的城市一维水动力模拟基础数据拓扑关系构建和编码方法，其特征在于：获取城市河道和网管的信息后，基于ArcGIS软件进行数据处理获得具有统一编号和拓扑关系的一维线段Link图层，具体包括以下步骤：1）获取城市河道和管网的shp文件：河道和管网shp图层分别记为River0和Pipe0；2）将河道和管网线图层分别合并：在ArcGIS编辑工具中对多段数据进行合并，分别将河道和管网线图层进行合并，分别记为River1和Pipe1；3）将河道和管网转折点转为节点：在ArcGIS软件中，分别对River1和Pipe1进行【数据管理工具‑要素‑要素折点转点】操作，在【点类型（可选）】中应选择“BOTH_ENDS”，分别得到河道和管网的节点，对转出的点分别记为RiverNode1和PipeNode1；4）将转出的节点去除重复点：分别对RiverNode1和PipeNode1进行【分析工具‑邻域分析‑缓冲区】操作，转出的图层分别记为RiverNode1_Buf和PipeNode1_Buf；分别对RiverNode1_Buf和PipeNode1_Buf进行【转换工具‑转为Coverage‑要素类转‑Coverage】操作，将转出的图层分别记为RiverNode1_Co和PipeNode1_Co；分别对RiverNode1_Co和PipeNode1_Co中的polygon要素进行【数据管理工具‑要素‑要素转点】操作，将转出的图层分别记为RiverNode2和PipeNode2；5）去除河道与管网两图层间重复的节点：对PipeNode2进行【分析工具‑邻域分析‑近邻分析】操作，其中【邻近要素】选择RiverNode2图层，【搜索半径（可选）】选择距离；操作完成后进入PipeNode2的属性表，找到符合邻近标准的点，即为与河道重复的节点，将河道节点认为是优先级高的节点，管道节点认为是优先级低的节点；6）用折点将河道和管网分别断开：分别对River1和Pipe1进行【数据管理工具‑要素‑在点处分割线】操作，其中【点要素】分别采用步骤4）中生成的RiverNode2和PipeNode2，【搜索半径（可选）】根据需要选取，将生成的点图层分别记为River2和Pipe2；在River1和Pipe1图层上进行【符号选择器操作】，将线段的显示样式显式为“箭头在右侧中间”，以显示河道和管网的走向，目视检查其与实际情况是否相符，对于不相符的将线段进行翻转，使之与实际情况相符；7）对河道和管网的节点分别进行编码：分别删除RiverNode2和PipeNode2图层中不需要使用的字段，并添加NodeID字段；分别对RiverNode2和PipeNode2中的节点进行编码，将河道节点分别编码为RN1、RN2、RN3……RNn，将管道节点分别编码为PN1、PN2、PN3……RNm，其中n、m分别为河道节点和管道节点的个数；8）对河道和管道分别进行编码：分别删除River2和Pipe2图层中不需要使用的字段，添加LinkID、UpNode、DnNode字段，分别表示线段的编码ID、线段对应的上游节点、线段对应的下游节点；分别对River2和Pipe2中的节点进行编码，将河道节点分别编码为river1、river2、river3……riverN，将管道节点分别编码为pipe1、pipe2、pipe3……pipeM，其中N、M分别为河道节点和管道节点的个数；9）分别构建河道、管道的拓扑关系：对River2进行【数据管理工具‑要素‑要素折点转点】操作，【点类型（可选）】选项框中相应的分别选择START、END，对生成的图层文件分别命名为River2_Up、River2_Dn；对Pipe2进行【数据管理工具‑要素‑要素折点转点】操作，【点类型（可选）】选项框中相应的分别选择START、END，对生成的图层文件分别命名为Pipe2_Up、Pipe2_Dn；对River2_Up、River2_Dn分别进行【分析工具‑邻域分析‑近邻分析】操作，其中【邻近要素】选择RiverNode2图层；对Pipe2_Up、Pipe_Dn分别进行【分析工具‑邻域分析‑近邻分析】操作，其中【邻近要素】选择PipeNode2图层；对River2_Up、River2_Dn分别进行【连接和关联‑连接】操作，其中【邻近要素】选择RiverNode2图层，在【1.选择该图层中连接将基于的字段（C）】选择NEAR_FID，在【3.选择此表中要作为连接基础的字段（F）】中选择FID，打开River2_Up、River2_Dn的属性表，将“UpNode”字段通过字段计算器计算，使之等于RiverNode2“NodeID”字段中的编号；在此基础上，对River2图层进行【连接和关联‑连接】操作，其中【邻近要素】选择分别选择River2_Up、River2_Dn；在【1.选择该图层中连接将基于的字段（C）】选择LinkID，在【3.选择此表中要作为连接基础的字段（F）】中选择LinkID，打开River2的属性表，分别将River2的 “UpNode”和“DnNode”中字段通过字段计算器计算，使之等于River2_Up、River2_Dn 对应的“UpNode”和“DnNode”字段；对Pipe2_Up、Pipe2_Dn分别进行【连接和关联‑连接】操作，其中【邻近要素】选择PipeNode2图层；在【1.选择该图层中连接将基于的字段（C）】选择NEAR_FID，在【3.选择此表中要作为连接基础的字段（F）】中选择FID，打开Pipe2_Up、Pipe2_Dn的属性表，将“UpNode”字段通过字段计算器计算，使之等于PipeNode2“NodeID”字段中的编号；在此基础上，对Pipe2图层进行【连接和关联‑连接】操作，其中【邻近要素】选择分别选择Pipe2_Up、Pipe2_Dn；在【1.选择该图层中连接将基于的字段（C）】选择LinkID，在【3.选择此表中要作为连接基础的字段（F）】中选择LinkID，打开Pipe2的属性表，分别将Pipe2的 “UpNode”和“DnNode”中字段通过字段计算器计算，使之等于Pipe2_Up、Pipe2_Dn 对应的“UpNode”和“DnNode”字段；10） 分别合并点图层和线图层：合并River2和Pipe2图层，得到具有统一编号和拓扑关系的一维线段Link图层；合并RiverNode2和PipeNode2图层，得到具有统一编号的一维线段Link对应节点Node图层。