基于地理信息系统与Delft3D‑FLOW计算引擎的水环境分析方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于地理信息系统与Delft3D‑FLOW计算引擎的水环境分析方法，包括：通过GIS平台搭建软件系统框架；分析Delft3D网格文件格式；分析Delft3D‑FLOW的配置文件MDF文件格式，以及其中多个参数的意义，并在GIS平台下开发人机交互配置界面配置多个参数；建立模型并通过GIS操作完成多个环境要素的配置任务；将配置结果输出成数学计算引擎可以识别的文件格式输出，并调用计算引擎进行计算；分析计算结果文件格式，并在GIS平台下读取文件，将其通过图像处理技术处理成带空间坐标的栅格图像，加载到GIS平台下进行显示。本发明专利技术将数学模型和空间地理信息结合在了一起，提高了分析的准确性。本发明专利技术还提出了一种基于地理信息系统与Delft3D‑FLOW计算引擎的水环境分析系统。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种基于地理信息系统与Delft3D-FLOW计算引擎的水环境分析方法，包括：通过GIS平台搭建软件系统框架；分析Delft3D网格文件格式；分析Delft3D-FLOW的配置文件MDF文件格式，以及其中多个参数的意义，并在GIS平台下开发人机交互配置界面配置多个参数；建立模型并通过GIS操作完成多个环境要素的配置任务；将配置结果输出成数学计算引擎可以识别的文件格式输出，并调用计算引擎进行计算；分析计算结果文件格式，并在GIS平台下读取文件，将其通过图像处理技术处理成带空间坐标的栅格图像，加载到GIS平台下进行显示。本专利技术将数学模型和空间地理信息结合在了一起，提高了分析的准确性。本专利技术还提出了一种基于地理信息系统与Delft3D-FLOW计算引擎的水环境分析系统。【专利说明】基于地理信息系统与Delft3D-FL0W计算引擎的水环境分析方法及系统
本专利技术涉及计算机
，尤其涉及一种基于地理信息系统与Delft3D-FL0W计算引擎的水环境分析方法及系统。
技术介绍
目前，水环境模拟技术是利用一系列数学模型在虚拟环境下对真实水环境中存在的各类复杂问题进行预测和分析的有效工具，可以为解决环境问题提供有力的科学依据。目前常用的水环境模拟分析系统如EFDC和DELFT3D都是使用Fortarn语言开发计算引擎。 具体地，DELFT3D是荷兰Deltares开发的完全的三维水动力-水质模型系统，包含水流(FLOW)、颗粒跟踪(PART)、水质(WAQ)、生态(ECO)等部分组成，技术上DELFT3D-FL0W的计算引擎即一系列水动力数学计算公式是通过Fortarn语言编程实现，是系统的计算引擎，计算引擎通过调用MDF这种DELFT3D文件组织格式进行计算，计算结果为BAT格式。计算引擎本身没有可视化界面，在Windows操作系统下可以通过DOS控制台进行调用，光有计算引擎显然使用起来是非常难以让普通用户使用的，因此DELFT3D又基于Matlab开发了人机交互界面，即FLOW-GUI。FLOff-GUI用户界面的主要问题:1)是使用友好性，它是全英文的，不仅用起来很繁琐，而且里面有大量英文的专业名词、专业定义，又缺少解释，用户难以使用；2)它虽然可以把水体的网格模型打开，但是网格模型是独立存在的，无法直接和实际的地理空间信息结合起来，导致在使用的时候真实地理环境和数学模型割裂，用户无法根据了解的实际情况去配置模型；3)模型计算结果在Matlab下可以显示，但是只能看到模型的轮廓，而无法和真实的地理环境结合起来，因此当观察污染物迁移时，用户并不能很好的了解到污染物具体到底已经迁移到了什么地址。针对这种情况，2011年Deltares把他们的DELFT3D-FL0W计算引擎开源，并公开免费提供下载和使用。 使用Matlab开发用户人机交互界面，Fortarn和Matlab都是计算语言，而环境问题由是和地理信息相关的，他们的做法是可以通过数据转换程序，使得系统可以识别部分空间数据格式，这种模式下模拟系统和地理信息系统是相互脱离的，无法一体化的在地理信息系统里进行人机交互式建模、计算和后处理，无法将空间分析和环境模拟相结合。无法满足用户对一体化的地理信息系统和环境模拟系统的需求。 进一步地，直接使用DELFT3D环境模拟系统只能在其独立体系内进行环境建模、计算和展示，和其它信息化系统是无法整合的，而人们更需要以地理信息系统为基础来一体化地使用环境模拟分析技术为完整的系统功能服务，目前这不能得到满足。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，如何提供一种方法能将地理信息系统和环境模拟系统整合在一起，以通用的地理信息系统为基础进行人机交互，基于地理信息系统实现环境模拟计算、环境模拟结果的可视化展示、环境模拟结果分析的关键问题。 为此目的，本专利技术提出了一种基于地理信息系统与Delft3D_FL0W计算引擎的水环境分析方法，包括具体以下步骤: S1:通过GIS平台搭建软件系统框架； S2:分析Delft3D网格文件格式； S3:分析Delft3D_FL0W的配置文件MDF文件格式，以及其中多个参数的意义，并在GIS平台下开发人机交互配置界面配置所述多个参数； S4:建立模型并通过GIS操作完成多个环境要素的配置任务； S5:将配置结果输出成数学计算引擎可以识别的文件格式输出，并调用计算引擎进行计算； S6:分析计算结果文件格式，并在GIS平台下读取文件，将其通过图像处理技术处理成带空间坐标的栅格图像，加载到GIS平台下进行显示。 进一步地,所述步骤S2进一步包括: S21:读取所述网格文件； S22:将读取的所述网格文件转换为带空间坐标的多边形网格； S23:将所述多边形网格加载到GIS平台上。 具体地，所述多个环境要素为干燥点、坝、断面和/或开边界转换为带空间坐标的点、线和/或面要素。 具体地，所述多个参数为纬度、深度、盐度、温度、水密度、空气密度、水温、水体背景盐浓度、风阻、入流边界、出流边界和/或反射参数等，其中，所述多个参数的个数为大于200 个。 为此目的，本专利技术提出了一种基于地理信息系统与Delft3D_FL0W计算引擎的水环境分析系统，包括: 搭建模块，用于通过GIS平台搭建软件系统框架； 分析模块，用于分析Delft3D网格文件格式，以及分析Delft3D_FL0W的配置文件MDF文件格式，以及其中多个参数的意义； 配置模块，用于在GIS平台下开发人机交互配置界面配置所述多个参数； 建立模型模块，用于建立模型并通过GIS操作完成多个环境要素的配置任务； 计算模块，用于将配置结果输出成数学计算引擎可以识别的文件格式输出，并调用计算引擎进行计算； 显示模块，用于分析计算结果文件格式，并在GIS平台下读取文件，将其通过图像处理技术处理成带空间坐标的栅格图像，加载到GIS平台下进行显示。 进一步地,所述分析模块进一步包括: 读取单元，用于读取所述网格文件； 转换单元，用于将读取的所述网格文件转换为带空间坐标的多边形网格； 加载单元，用于将所述多边形网格加载到GIS平台上。 具体地，所述多个环境要素为干燥点、坝、断面和/或开边界转换为带空间坐标的点、线和/或面要素。 具体地，所述多个参数为纬度、深度、盐度、温度、水密度、空气密度、水温、水体背景盐浓度、风阻、入流边界、出流边界和/或反射参数等，其中，所述多个参数的个数为大于200 个。 本专利技术所公开的一种基于地理信息系统与Delft3D_FL0W计算引擎的水环境分析方法，通过基于地理信息系统技术完全自主开发用户界面，将模型配置、计算和结果分析都整合在一体化的GIS平台下，仅仅在需要计算的时候，直接将配置结果输出成文件格式，然后调用Delft3D-FL0W引擎进行计算，在后处理时直接分析计算结果文件。这样既能保证Delft3D-FL0W数学模型计算效果，大大优化了人机交互友好性，同时将数学模型和空间地理信息结合在了一起，使用户可以清晰的判断污染物具体迁移扩散过程影响到了哪些地方，提高了分析的准确性。本专利技术还提出了一种基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于地理信息系统与Delft3D‑FLOW计算引擎的水环境分析方法，其特征在于，包括具体以下步骤：S1：通过GIS平台搭建软件系统框架；S2：分析Delft3D网格文件格式；S3：分析Delft3D‑FLOW的配置文件MDF文件格式，以及其中多个参数的意义，并在GIS平台下开发人机交互配置界面配置所述多个参数；S4：建立模型并通过GIS操作完成多个环境要素的配置任务；S5：将配置结果输出成数学计算引擎可以识别的文件格式输出，并调用计算引擎进行计算；S6：分析计算结果文件格式，并在GIS平台下读取文件，将其通过图像处理技术处理成带空间坐标的栅格图像，加载到GIS平台下进行显示。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周迅，
申请(专利权)人：北京三易思创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11