【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地理空间信息，具体涉及一种基于dsm数据快速计算淤地坝库容及高程信息的方法。
技术介绍
1、淤地坝是黄土高原地区的一种行之有效的水土保持工程措施，在解决入黄泥沙问题、确保黄河安澜方面发挥了重要作用。黄土高原地区现有淤地坝5.88万座，面广量大，淤地坝工程在发挥水土保持作用的同时，也面临着巨大的防汛压力。采用高新技术，快速准确获取淤地坝的已淤库容、剩余库容和淤积高程、坝顶高程等关键信息，对实现黄土高原淤地坝暴雨洪水风险“预报、预警、预演、预案”功能，确保淤地坝安全度汛和分析淤地坝淤地拦沙效益等具有重要意义。
2、目前淤地坝库容及高程监测方法已有大量研究，其中“已淤库容”监测方法主要包括：(1)查高程～库容～面积曲线法：通过横断面法实测淤积面平均淤积厚度或平均淤积高程，由设计文件中高程～库容～面积曲线查得与淤积厚度/高程对应的已淤库容；(2)淤积体概化公式法：将淤积体形状概化为规则的椎体、拟台(楔)体等，通过实测特征要素，计算淤积体体积；(3)根据区域侵蚀模数或水文站实测泥沙资料推算法：基于区域侵蚀模数或水文站多年实测的产沙模数等资料，结合淤地坝建设年限、控制面积进行推算；(4)水文比拟估算法：对于地处临近或相近流域，流域气候和下垫面条件相同或相近，建坝年代和控制面积也接近的淤地坝，参考临近淤地坝的控制面积及淤积量推算该淤地坝淤积量。淤地坝“剩余库容”监测方法鲜有报道，通常通过设计资料中淤地坝总库容减去已淤库容获取。淤地坝淤积高程、坝顶高程等关键高程信息，通常采用地面实地测量获取。
3、长期以来
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于dsm数据快速计算淤地坝库容及高程信息的方法，解决了现有技术中存在的淤地坝库容及高程信息计算精度差、效率低的问题，尤其解决了无设计资料淤地坝库容及高程信息的计算问题。
2、本专利技术所采用的技术方案是，基于dsm数据快速计算淤地坝库容及高程信息的方法，具体按照以下步骤实施：
3、步骤1、确定监测区域，获取监测区高分辨率卫星遥感或无人机航测影像数据；
4、步骤2、构建淤地坝已淤库容计算模型；
5、步骤3、获取已淤库容计算模型中各淤积体特征参数值；
6、步骤4、计算已淤库容；
7、步骤5、计算淤地坝剩余库容；
8、步骤6、计算淤地坝淤积高程、坝顶高程。
9、本专利技术的特点还在于，
10、步骤1中监测区高分辨率卫星遥感或无人机航测影像数据包括数字正射影像图dom和数字地表模型dsm数据，其中dom数据指项目区扫描处理的数字化的航空像片/遥感影像，经逐个象元进行投影差改正，再按影像镶嵌，根据图幅范围剪裁生成的影像数据，其栅格分辨率即每个栅格对应地表的尺寸小于1米、平面精度小于1米；dsm数据指以一系列栅格的三维坐标表达地表起伏形态的数据，其栅格分辨率小于3米、相对高程精度小于3米。
11、步骤2具体如下：
12、淤地坝已淤库容即淤地坝库区内拦截泥沙的体积，根据泥沙淤积体形状，将淤积体概化为断面形状规则的柱体，从坝前至坝尾将淤积体按纵断面划分成n段，在计算已淤库容时，将淤积体的每一条沟道当做一个新的柱体计算，已淤库容是多条沟道淤积体淤积区间的三重积分和：
13、
14、式(1)中：vj表示淤地坝已淤库容，单位为m3；m表示淤积体中沟道数量，取值为1,2,3……m，若淤积体只有主沟道，则m取值为1，即将主沟道定义为第1个沟道；n表示根据淤积体表面宽的变化，将淤积体从坝前至坝尾划分n个断面，取值为1,2,3……n；smn表示为第m个沟道淤积体第n个纵断面的面积，s0为淤积体与坝体连接处，即坝前纵断面的面积，单位为m2；lmn表示第m个沟道淤积体第n-1个纵断面至第n个纵断面的水平距离，单位为m，lmn的总和为第m个沟道的淤积长，单位为m；
15、
16、式(2)中：bmn表示第m个沟道第n处纵断面的淤积表面宽，单位为m；b′mn表示第m个沟道第n处纵断面的沟底宽，单位为m，当b′mn取值为0时则认为淤积体纵断面为三角形，侵蚀沟道为“v”型沟道，b′mn不为0时，则认为淤积体纵断面为梯形，侵蚀沟道近似为“u”型沟道；hmn表示第m个沟道第n处纵断面的淤积深，单位为m；
17、b′mn＝bmn-(1/kmnr+1/kmnl)hmn (3)
18、hmn＝(lm-l′mn)hm/lm
19、 (4)
20、式中，kmnr表示第m个沟道第n断淤积体右岸边坡比；kmnl表示第m个沟道第n断淤积体左岸边坡比；l′mn表示为第m个沟道淤积体起始点至第n处纵断面的水平距离，单位为m；hm表示第m个沟道淤积体起始点淤积深，单位为m；lm表示第m个沟道淤积长，单位为m；
21、hm＝(hma-hmb)lm/lm
22、 (5)
23、式(5)中：hma表示第m个沟道淤积体上游尾部沟底高程，单位为m；hmb表示第m个沟道与主沟道分叉处的高程，m取值1时，为主沟道，指坝体背水面沟底高程，单位为m；lm表示第m个沟道与主沟道分叉处或沟道坝体背水面沟道断面线至淤积体上游尾部断面线的长度，即第m个沟道的沟长，单位为m。
24、步骤3具体如下：
25、基于所述步骤2的式(1)-式(5)，计算已淤库容需要获取的淤积体特征参数包括：坝体背水面沟底高程、淤积体每个沟道上游尾部沟底高程、每个沟道的沟长、每个沟道的淤积长及每个沟道淤积体各纵断面的淤积表面宽、分段淤积体长、分段左右岸边坡比，通过dom和dsm数据测算各特征要素，其中：
26、坝体背水面沟底高程：参考所述步骤1中获取的dom和dsm数据，在dom中识别定位坝体背水面沟道断面线，同时在dsm上读取沟道断面线上对应像元的高程值，其最小值即为坝体背水面沟底高程值；
27、淤积体每个沟道上游尾部沟底高程：参考所述步骤1中获取的dom和dsm数据，识别定位淤积体每个沟道上游的边界位置，通过在dsm上读取淤积体尾部本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于DSM数据快速计算淤地坝库容及高程信息的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
2.根据权利要求1所述的基于DSM数据快速计算淤地坝库容及高程信息的方法，其特征在于，所述步骤1中监测区高分辨率卫星遥感或无人机航测影像数据包括数字正射影像图DOM和数字地表模型DSM数据，其中DOM数据指项目区扫描处理的数字化的航空像片/遥感影像，经逐个象元进行投影差改正，再按影像镶嵌，根据图幅范围剪裁生成的影像数据，其栅格分辨率即每个栅格对应地表的尺寸小于1米、平面精度小于1米；DSM数据指以一系列栅格的三维坐标表达地表起伏形态的数据，其栅格分辨率小于3米、相对高程精度小于3米。
3.根据权利要求2所述的基于DSM数据快速计算淤地坝库容及高程信息的方法，其特征在于，所述步骤2具体如下：
4.根据权利要求3所述的基于DSM数据快速计算淤地坝库容及高程信息的方法，其特征在于，所述步骤3具体如下：
5.根据权利要求4所述的基于DSM数据快速计算淤地坝库容及高程信息的方法，其特征在于，所述步骤4具体如下：
6.根据权利要求5所述的基于D
7.根据权利要求6所述的基于DSM数据快速计算淤地坝库容及高程信息的方法，其特征在于，所述步骤6具体如下：
...【技术特征摘要】
1.基于dsm数据快速计算淤地坝库容及高程信息的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
2.根据权利要求1所述的基于dsm数据快速计算淤地坝库容及高程信息的方法，其特征在于，所述步骤1中监测区高分辨率卫星遥感或无人机航测影像数据包括数字正射影像图dom和数字地表模型dsm数据，其中dom数据指项目区扫描处理的数字化的航空像片/遥感影像，经逐个象元进行投影差改正，再按影像镶嵌，根据图幅范围剪裁生成的影像数据，其栅格分辨率即每个栅格对应地表的尺寸小于1米、平面精度小于1米；dsm数据指以一系列栅格的三维坐标表达地表起伏形态的数据，其栅格分辨率小于3米、相对高程精度小于3米。
【专利技术属性】
技术研发人员：马红斌，李晶晶，王略，张建国，王娜，曹雪峰，黄保强，左强，李素雅，赵妍，李骁，余红兵，
申请(专利权)人：黄河流域水土保持生态环境监测中心，
类型：发明
国别省市：
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