基于道克拉斯-普克的河道断面概化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于道克拉斯‑普克的河道断面概化方法及装置，包括获取河道断面数据，并对河道断面数据进行预处理；采用道格拉斯—普克算法对预处理后的河道断面数据进行压缩抽稀处理，以得到满足要求的所有断面节点；判断断面节点的属性，确定各个断面节点的属性，对确定属性的断面节点进行概化。本发明专利技术利用道格拉斯—普克算法对河道断面数据进行压缩，筛选重要属性节点；并确定各个点的节点属性，最后生成每个节点的节点属性。本发明专利技术能够自动抽稀河道断面节点数据，并对其属性进行合理概化。解决了传统人为手动抽稀及概化费时费力的问题，实现河道断面数据的批量自动抽稀与概化，极大程度地简化水动力模型计算的前处理过程。

【技术实现步骤摘要】
基于道克拉斯-普克的河道断面概化方法及装置
本专利技术属于流体力学数值模型
，具体涉及一种基于道克拉斯-普克的河道断面概化方法及装置。
技术介绍
数值模型作为水动力学的重要研究工具已经得到广泛认可。针对洪水演进、河床冲淤过程目前已经发展了大量模型。自上世纪下半叶，有限差分、有限元、有限分析及有限体积方法的出现与应用，使得流域水沙模拟取得了长足的进展。现有技术中，国外开发的有代表性和影响力的河流动力学数学模型主要包括：美国陆军工程兵团水文工程中心的HEC-RAS系列；丹麦DHI水环境研究所的MIKE系列；荷兰Delft水力学所Delft3D系列；这些模型在空间层次上，涵盖了一维、二维以及三维；其中，一维模型可视作对三维N-S方程的合理概化，具有模拟计算速度快、好求解、易收敛等优势，在实际应用过程中被广泛使用。但一维水动力模型(或水沙模型、或水质模型)的计算工作需由前处理工作展开，包含对初始条件、边界条件、物理参数、计算断面概化等过程的处理。其中，计算断面概化的工作需要投入大量的人力与时间，且计算断面概化的好坏直接决定着模拟结果的准确与否。相关技术中，文献“一维非恒定流数学模型参数若干问题研究”中提出采用不合理的断面概化方法对河道断面进行处理时，水面宽、断面面积及湿周等水力要素与实际情况相符，但是水力半径却不符合实际物理定义，进而导致输出水位过程线与实际过程存在明显差异。文献“论泥沙数学模型中断面简化对输沙能力确定的影响”中提出若将天然河道的不规则断面简单概化为矩形断面，会导致模拟得到的输沙能力比实际偏小，差别幅度甚至可以达到二到三倍。此外，对于类似黄河这样的多沙河流中,要想正确模拟其冲淤过程，必须考虑其它对天然河道断面形态概化的方法。综上，现有技术方案中对天然河道断面形态概化的方法存在不合理之处，导致输出水位过程线与实际过程存在明显差异。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于道克拉斯-普克的河道断面概化方法及装置，以解决现有技术中对天然河道断面形态概化的方法存在不合理，导致输出水位过程线与实际过程存在明显差异的问题。为实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于道克拉斯-普克的河道断面概化方法，包括：获取河道断面数据，并对所述河道断面数据进行预处理；采用道格拉斯—普克算法对预处理后的河道断面数据进行压缩抽稀处理，以得到满足要求的所有断面节点；所述断面节点为河道断面的实测节点，所述断面节点包括实测时间下的起点距数值及高程值；判断所述断面节点的属性，确定各个断面节点的属性，对确定属性的断面节点进行概化。进一步的，所述对所述河道断面数据进行预处理，包括：将所述河道断面数据整理为统一的文件格式、文件内容并进行存储。进一步的，所述采用道格拉斯—普克算法对预处理后的河道断面数据进行压缩抽稀处理，以得到满足要求的所有断面节点，包括：计算由非相邻点构成的直线的斜率与截距，以断面起节点为循环起点，断面终节点为循环终点，迭代计算所有非相邻点构成的直线的斜率与截距；将所述斜率、截距代入点到直线距离公式，迭代求得内点到各直线的距离；采用设定迭代次数的方式对预处理后的河道断面数据进行压缩抽稀；得到满足要求的所有断面节点。进一步的，所述采用设定迭代次数的方式对预处理后的河道断面数据进行压缩抽稀，包括：根据断面总节点数划分循环次数，并根据循环次数确定对应参数：所述参数包括本次循环的新增点数、本次循环的总点数；根据所述本次循环的新增点开始循环，当循环次数为1时，以断面起节点与断面终结点为搜寻始末点，寻取得到距离断面始末点构成的直线最大值的点，将得到的直线最大值的点保存至本次循环的总点数，并进行排序；根据保存至本次循环的点，迭代循环，直至始末点为相邻点结束。进一步的，所述判断所述断面节点的属性，确定各个断面节点的属性，包括：读取实测断面节点的预设节点属性；根据所述预设节点属性判断所述断面节点的预设属性；根据预设规则对所述断面节点的属性进行调整。进一步的，所述对确定属性的断面节点进行概化，包括：获取已概化的河道断面数据，确定各断面嫩、老滩分界节点起点距数值；根据判别条件依次判别各断面节点，得到新的抽稀处理后的嫩、老滩分界节点起点距数值；其中，得到的新的嫩滩与老滩分界节点起点距数值为单侧数据，通过遍历、匹配两侧嫩滩与老滩分界节点高程数值，得到断面另一侧嫩滩与老滩分界节点起点距数值；循环直至所有断面及所有节点判断完成。进一步的，所述判别条件为：抽稀得到的断面节点起点距数值小于已概化的断面嫩、老滩分界节点起点距数值，且相邻下一断面节点起点距数值大于已概化的断面嫩、老滩分界点起点距数值。进一步的，所述河道断面数据包括河段断面名称、河道断面简称、测量时间、左右岸滩唇高程、断面节点数、断面节点起点距、断面节点高程及断面节点属性。进一步的，所述断面节点的属性包括：主槽、边滩及老滩。本申请实施例提供一种基于道克拉斯-普克的河道断面概化装置，包括：获取模块，用于获取河道断面数据，并对所述河道断面数据进行预处理；处理模块，用于采用道格拉斯—普克算法对预处理后的河道断面数据进行压缩抽稀处理，以得到满足要求的所有断面节点；所述断面节点为河道断面的实测节点，所述断面节点包括实测时间下的起点距数值及高程值；概化模块，用于判断所述断面节点的属性，确定各个断面节点的属性，对确定属性的断面节点进行概化。本专利技术采用以上技术方案，能够达到的有益效果包括：本专利技术提供一种基于道克拉斯-普克的河道断面概化方法及装置，首先将实测河段内所有实测断面数据按照统一文件格式及文件内容进行整理，然后利用道格拉斯—普克算法对河道断面实测起点距、高程数据进行压缩，筛选各个断面的重要属性节点；并对压缩后保留的断面起点距、高程数据点进行分类，确定各个点的节点属性，最后生成每个节点的节点属性(主槽、边滩及老滩)。本专利技术能够通过编程自动抽稀河道断面节点数据，并对其计算属性进行合理概化。解决了传统人为手动抽稀及概化费时费力的问题，实现河道断面数据的批量自动抽稀与概化，极大程度地简化水动力模型计算的前处理过程。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术基于道克拉斯-普克的河道断面概化方法的步骤示意图；图2为本专利技术实施例的河道断面(BHZ)经过道格拉斯-普克方法(D-P)压缩后的断面实例示意图；图3为本专利技术实施例的河道断面(XGJ)经过道格拉斯-普克方法(D-P)压缩后的断面实例示例；图4为本专利技术实施例的河道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于道克拉斯-普克的河道断面概化方法，其特征在于，包括：/n获取河道断面数据，并对所述河道断面数据进行预处理；/n采用道格拉斯—普克算法对预处理后的河道断面数据进行压缩抽稀处理，以得到满足要求的所有断面节点；所述断面节点为河道断面的实测节点，所述断面节点包括实测时间下的起点距数值及高程值；/n判断所述断面节点的属性，确定各个断面节点的属性，对确定属性的断面节点进行概化。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于道克拉斯-普克的河道断面概化方法，其特征在于，包括：
获取河道断面数据，并对所述河道断面数据进行预处理；
采用道格拉斯—普克算法对预处理后的河道断面数据进行压缩抽稀处理，以得到满足要求的所有断面节点；所述断面节点为河道断面的实测节点，所述断面节点包括实测时间下的起点距数值及高程值；
判断所述断面节点的属性，确定各个断面节点的属性，对确定属性的断面节点进行概化。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述河道断面数据进行预处理，包括：
将所述河道断面数据整理为统一的文件格式、文件内容并进行存储。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述采用道格拉斯—普克算法对预处理后的河道断面数据进行压缩抽稀处理，以得到满足要求的所有断面节点，包括：
计算由非相邻点构成的直线的斜率与截距，以断面起节点为循环起点，断面终节点为循环终点，迭代计算所有非相邻点构成的直线的斜率与截距；
将所述斜率、截距代入点到直线距离公式，



迭代求得内点到各直线的距离；
采用设定迭代次数的方式对预处理后的河道断面数据进行压缩抽稀；
得到满足要求的所有断面节点。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述采用设定迭代次数的方式对预处理后的河道断面数据进行压缩抽稀，包括：
根据断面总节点数划分循环次数，并根据循环次数确定对应参数：所述参数包括本次循环的新增点数、本次循环的总点数；
根据所述本次循环的新增点开始循环，当循环次数为1时，以断面起节点与断面终结点为搜寻始末点，寻取得到距离断面始末点构成的直线最大值的点，将得到的直线最大值的点保存至本次循环的总点数，并进行排序；
根据保存至本次循环的点，迭代循环，直至始末点为相邻点结束。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏润亮，李斌，李涛，金锦，王敏，余欣，朱敏，刘启兴，杨无双，冯兴凯，俞彦，李冰，吴丹，
申请(专利权)人：黄河水利委员会黄河水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：河南;41