一种基于比降的高程数据修正系数计算方法

本申请属于水动力模拟，具体地说，涉及一种基于比降的高程数据修正系数计算方法。

背景技术：

1、水动力模型是洪水模拟研究的热点问题之一；dem是水动力模拟最重要的基础数据之一，决定着模拟的精细化程度，直接影响着模拟的精度和效率，高分辨率的dem数据可以支撑较为精细化的模拟，但会消耗大量的计算时间，直接影响模拟效率，实际应用中常常为了平衡计算效率，采用较低分辨率的dem，但会直接影响模拟的精度，栅格内的地面高程值常常被高估，目前还较少有用于二维水动力模型的高程数据修正系数，因此本发明提出了一种基于比降的高程数据修正系数，以高分辨率dem为基础，对较低分辨率的dem进行修正，从而在保证计算效率的同时提高模拟精度。

技术实现思路

1、为解决上述问题和技术缺陷，本申请实施例采用如下的技术方案，一种基于比降的高程数据修正系数计算方法，包括以下步骤：

2、步骤一、下载获取需要修正的初始dem数据，再下载分辨率高于初始dem数据的dem数据；

3、步骤二、计算两组不同分辨率dem对应栅格点的比降；

4、步骤三、根据步骤二中计算得到的比降值，分析计算得到修正系数。

5、优选地，所述步骤一在下载dem数据时，需要预设分辨率精度基准，下载的高分辨率dem数据和待修正的dem数据相同，且与预设分辨率精度基准相同。

6、进一步地，所述步骤二中计算两组不同分辨率dem对应栅格点的比降时，需要计算四个方向的比降，所述四个方向的比降包括东侧比降、南侧比降、西侧比降和北侧比降，设待修正dem栅格的中心坐标为(i,j)，四个方向坐标为(i+1,j)、(i-1,j)、(i,j-1)、(i,j+1)，(i,j)所在高分辨率dem栅格中心坐标为(n,m)。

7、更进一步地，所述东侧比降的计算公式如下：

8、

9、

10、其中，是待修正dem的东侧比降，是对应的高分辨率dem高程计算的东侧比降，(i+1,j)所在高分辨率dem栅格中心坐标为(nn,mm)。

11、更进一步地，所述南侧比降的计算公式如下：

12、

13、

14、其中，是待修正dem的南侧比降，是对应的高分辨率dem高程计算的南侧比降，(i,j-1)所在高分辨率dem栅格中心坐标为(nn,mm)。

15、更进一步地，所述西侧比降的计算公式如下：

16、

17、

18、其中，是待修正dem的西侧比降，是对应的高分辨率dem高程计算的西侧比降，(i-1,j)所在高分辨率dem栅格中心坐标为(nn,mm)。

19、更进一步地，所述北侧比降的计算公式如下：

20、

21、

22、其中，是待修正dem的北侧比降，是对应的高分辨率dem高程计算的北侧比降，(i,j+1)所在高分辨率dem栅格中心坐标为(nn,mm)。

23、进一步地，所述步骤三中修正系数的计算公式如下：

24、

25、

26、其中，kn(i,j)是计算栅格(i，j)北侧比降时的修正系数；i，j分别代表栅格x，y方向的序号,n、s、e、w分别代表北、南、东、西。

27、再进一步地，所述步骤三中，修正系数用于二维水动力模型中计算底坡斜率项，计算公式如下：

28、

29、

30、其中，k是修正系数，在实际计算中，在计算北侧、南侧、东侧、西侧时分别采用kn(i,j)、ks(i,j)、ke(i,j)、kw(i,j)。

31、相比于现有技术，本申请实施例的有益效果为：

32、(1)本发明通过基于比降的高程数据修正系数，下载免费12.5米dem和需要修正的dem数据；通过分别计算两个不同分辨率dem对应栅格点的比降，即栅格高程差与栅格中心点间的水平距离之比；并根据不同分辨率dem计算出的比降值，计算修正系数，将此修正系数用于二维水动力模型中底坡斜率项计算中，通过提出修正系数对低分辨率dem数据进行修正，提高后续二维水动力模拟的精度和计算效率，且本发明的计算过程简单、好操作、易推广。

技术特征：

1.一种基于比降的高程数据修正系数计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于比降的高程数据修正系数计算方法，其特征在于，所述步骤一在下载dem数据时，需要预设分辨率精度基准，下载的高分辨率dem数据和待修正的dem数据范围相同，且所述高分辨率dem数据能覆盖所述待修正dem数据的边界范围。

3.根据权利要求2所述的一种基于比降的高程数据修正系数计算方法，其特征在于，所述步骤二中计算两组不同分辨率dem对应栅格点的比降时，需要计算四个方向的比降，所述四个方向的比降包括东侧比降、南侧比降、西侧比降和北侧比降，设待修正dem栅格的中心坐标为(i,j)，四个方向坐标为(i+1,j)、(i-1,j)、(i,j-1)、(i,j+1)，(i,j)所在高分辨率dem栅格中心坐标为(n,m)。

4.根据权利要求3所述的一种基于比降的高程数据修正系数计算方法，其特征在于，所述东侧比降的计算公式如下：

5.根据权利要求4所述的一种基于比降的高程数据修正系数计算方法，其特征在于，所述南侧比降的计算公式如下：

6.根据权利要求5所述的一种基于比降的高程数据修正系数计算方法，其特征在于，所述西侧比降的计算公式如下：

7.根据权利要求6所述的一种基于比降的高程数据修正系数计算方法，其特征在于，所述北侧比降的计算公式如下：

8.根据权利要求7所述的一种基于比降的高程数据修正系数计算方法，其特征在于，所述步骤三中修正系数的计算公式如下：

9.根据权利要求8所述的一种基于比降的高程数据修正系数计算方法，其特征在于，所述步骤三中，修正系数用于二维水动力模型中计算底坡斜率项，计算公式如下：

技术总结
本申请实施例公开了一种基于比降的高程数据修正系数计算方法，属于水动力模拟技术领域，包括以下步骤：下载获取需要修正的初始DEM数据，再下载分辨率高于初始DEM数据的DEM数据；计算两组不同分辨率DEM对应栅格点的比降；根据步骤二中计算得到的比降值，分析计算得到修正系数；本发明通过分别计算两个不同分辨率DEM对应栅格点的比降，即栅格高程差与栅格中心点间的水平距离之比；并根据不同分辨率DEM计算出的比降值，计算修正系数，将此修正系数用于二维水动力模型中底坡斜率项计算中，通过提出修正系数对低分辨率DEM数据进行修正，提高后续二维水动力模拟的精度和计算效率，且本发明的计算过程简单、好操作、易推广。

技术研发人员：王月玲
受保护的技术使用者：中国科学院地理科学与资源研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27