申请/专利权人：中国水利水电科学研究院

申请日：2020-09-23

公开（公告）日：2021-04-27

公开（公告）号：CN112069696B

主分类号：G06F30/20(20200101)

分类号：G06F30/20(20200101);G06F113/08(20200101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.04.27#授权;2020.12.29#实质审查的生效;2020.12.11#公开

摘要：本发明公开了一种一维河网水沙生境要素数学模型断面自动划分方法，包括以下步骤：自上游至下游确定河段沿河宽方向的中心点、河道左岸边界点、河道右岸边界点、确定河段中心线和左、右岸线；然后自上游至下游沿中心线Lc依次计算各中心点Pc,ixc,i,yc,i到河段进口位置的第1个中心点Pc,1xc,1,yc,1的累积距lc,i；设置河段内需要划定的断面总数Ns，计算两相邻断面间距；确定第m个断面Sm与中心线的垂足Ps,m坐标xs,m,ys,m；确定断面Sm所在直线的点斜式方程；计算断面左、右岸端点平面坐标；插值计算断面上所有断面内点的平面坐标：最后插值计算Sm断面上各断面点xs,m,i,ys,m,i高程zs,m,i，计算各断面点距离左岸起点的距离dxi，获得高程数据对dxi,zs,m,i。本发明解决了自动划分一维河网模型断面的问题。

主权项：1.一种一维河网水沙生境要素数学模型断面自动划分方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1自上游至下游确定河段沿河宽方向的中心点：设置两相邻河道中心点间距lc，确定河段进口沿河宽方向的中心点Pc,1且以之作为起始0点，自河道上游至下游每隔一个间距lc确定一个沿河宽方向的中心点，直至河段出口，第i个中心点记为Pc,i，其平面坐标xc,i,yc,i，i＝1…Nc，Nc为河段内的中心点总数；步骤2自上游至下游确定河道左岸边界点：设置左岸两个相邻边岸点间距ll，确定河段进口断面的左岸端点Pl,1且以之作为起始0点，自河道上游至下游每隔一个间距ll确定一个河段断面的左岸端点，直至河段出口，第j个左岸端点记为Pl,j，其平面坐标xl,j,yl,j，j＝1…Nl，Nl为河段左岸端点总数；步骤3自上游至下游确定河道右岸边界点：设置右岸两个相邻边岸点间距lr，确定河段进口断面的右岸端点Pr,1且以之作为起始0点，自河道上游至下游每隔一个间距lr确定一个河段断面的右岸端点，直至河段出口，第k个右岸端点记为Pr,k，其平面坐标xr,k,yr,k，k＝1…Nr，Nr为河段右岸端点总数；步骤4确定河段中心线和左、右岸线：自上游至下游，依次连线步骤1所确定的河道中心点得到河段中心线Lc；自上游至下游，依次连线步骤2所确定的河道左岸端点得到河段左岸边界线Ll；自上游至下游，依次连线步骤3所确定的河道右岸端点得到河段右岸边界线Lr；步骤5自上游至下游沿中心线Lc依次计算各中心点Pc,ixc,i,yc,i到河段进口位置的第1个中心点Pc,1xc,1,yc,1的累积距lc,i；累积距的计算公式如下：lc,i＝i-1×lc,i＝1…Nc式中，lc是两相邻河道中心点间距，i是河道中心点序号，lc,i是第i个河道中心点距离河段进口断面第1个中心点的距离，即第i个河道中心点的累积距；步骤6设置河段内需要划定的断面总数Ns，计算两相邻断面间距，计算公式如下：du＝LcNs-1式中，du为两相邻断面间距，Lc为河道中心线总长，Ns为用户设置的河道内断面总数；步骤7确定第m个断面Sm与中心线的垂足Ps,m坐标xs,m,ys,m：断面与河道中心线垂直，第m个断面距离河段中心线进口位置起始点的距离为ls,m＝m-1×du，依据lc,ils,m≤lc,i+1，确定Sm所在的中心线段的两个端点坐标Pc,ixc,i,yc,i和Pc,i+1xc,i+1,yc,i+1，根据dl＝ls,m-lc,i，在中心线段Pc,i，Pc,i+1上确定第m个断面Sm与中心线的垂足Ps,m坐标xs,m,ys,m，dl为Ps,m到Pc,i之间的距离；步骤8确定断面Sm所在直线的点斜式方程： 步骤9计算断面左、右岸端点平面坐标：计算第m个断面Sm与左岸线Ll的交点Psl,mxsl,m,ysl,m，以及断面Sm与右岸线Lr的交点Psr,mxsr,m,ysr,m，得断面Sm的左右岸端点坐标；步骤10插值计算断面上所有断面内点的平面坐标：以第m个断面Sm的左岸端点坐标Psl,mxsl,m,ysl,m为起点，以其右岸端点坐标Psr,mxsr,m,ysr,m为终点，设置断面上的点数n，经线性插值，计算断面Sm的内点平面坐标xs,m,q,ys,m,q，q＝2...n-1，其中左岸端点坐标Psl,mxsl,m,ysl,m＝xs,m,1,ys,m,1，右岸端点坐标Psr,mxsr,m,ysr,m＝xs,m,n,ys,m,n，断面内点坐标计算方法如下： xs,m,q＝q-1×dx+xsl,mys,m,q＝q-1×dy+ysl,m；步骤11插值计算Sm断面上各断面点xs,m,q,ys,m,q高程zs,m,q，以断面Sm左岸端点为起点，计算各断面点距离左岸起点的距离dxq，以之与该点高程值zs,m,q配对，获得高程数据对dxq,zs,m,q；采用反距离权重法估算计算Sm断面上各断面点xs,m,q,ys,m,q高程zs,m,q，具体计算公式如下： 式中，zs,m,q是Sm断面上的断面点Ps,m,qxs,m,q,ys,m,q的高程估算值，A为设置的插值点总数；za是距离断面点Ps,m,q第a近的已知点的高程值；d0,a是断面点Ps,m,q与距其第a近的已知点之间的距离，b是指数；各断面点距离左岸起点的距离dxq的计算公式如下：

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