一种基于gis的淤地坝拦淤量估算方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于数字地形分析领域，特别涉及一种基于GIS的淤地坝拦淤量估算方法。
【背景技术】
[0002] 淤地坝是指在多泥沙沟道建修的用来控制沟道侵蚀、烂泥淤地，同时以减少洪水 和泥沙灾害为主要目标的沟道治理工程设施。
[0003] 在大范围的淤地坝调查中如何确定淤地坝拦沙量目前尚无准确可靠而又简单实 用的方法。淤地坝拦沙量的难点有两点：第一，淤地坝量大面广。多为群众自行修建，没有原 来沟道的实测资料，坝地淤成后，原沟道的形状参数又无法取得，淤积体边界不清;第二:淤 积体表面并不是水平面。
[0004] 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
[0005] 由于淤积面坡度的大小与沟道比降、形状、淤积物颗粒径等有关，因此无法准确的 确定淤地坝的拦沙量。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种基于GIS的淤地坝拦淤量估算方法， 所述基于GIS的淤地坝拦淤量估算方法，包括：
[0007] 获取包含当前区域高度值的第一 GIS图像以及包含所述当前区域淤地坝分布图的 第二GIS图像，基于所述第一 GIS图像获取第一栅格矩阵，所述第一栅格矩阵中的元素代表 对应栅格的高度值，基于所述第二GIS图像获取第二栅格矩阵，所述第二栅格矩阵中的元素 代表对应淤地坝的高度值；
[0008] 基于所述第一栅格矩阵，确定简易无拦截河网模型的位置数据；
[0009] 从所述第二栅格矩阵中获取淤地坝的位置数据，结合所述简易无拦截河网模型的 位置数据以及所述第一栅格矩阵，对所述淤地坝的位置数据进行修正，得到所述淤地坝的 修正位置数据；
[0010] 根据所述淤地坝的修正位置数据，结合所述第一栅格矩阵和所述第二栅格矩阵， 确定所述淤地坝中的绝对海拔高度值，基于所述绝对海拔高度值对所述淤地坝进行双向扩 充，得到由一定数量坝点构成的扩充淤地坝；
[0011] 在所述第一栅格矩阵中，基于在所述坝点处的流向，确定所述扩充淤地坝的库容；
[0012] 根据所述库容，确定所述扩充淤地坝的拦淤量，并对所述拦淤量进行核对。
[0013] 可选的，基于所述第一栅格矩阵，确定简易无拦截河网模型的位置数据，包括：
[0014] 计算所述第一栅格矩阵中样本栅格与所述样本栅格距离最近的八个栅格的坡度 值，选取与最大坡度值对应的方向作为与所述样本栅格对应的水流方向；
[0015] 沿所述水流方向进行单位汇水面积累积，得到汇水面积数据；
[0016] 选取所述汇水面积数据中大于第一预设阈值的目标栅格，所述目标栅格对应的位 置数据即为简易无拦截河网模型的位置数据。
[0017] 可选的，从所述第二栅格矩阵中获取淤地坝的位置数据，结合所述简易无拦截河 网模型的位置数据以及所述第一栅格矩阵，对所述淤地坝的位置数据进行修正，得到所述 淤地坝的修正位置数据，包括：
[0018] 从所述第二栅格矩阵中确定淤地坝的位置数据；
[0019] 根据所述简易无拦截河网的模型位置数据，判断所述在所述简易无拦截河网处， 是否存在淤地坝；
[0020] 如果在所述简易无拦截河网处不存在淤地坝，则根据所述淤地坝的位置数据在所 述第一栅格矩阵中确定与所述淤地坝对应的目标栅格，选取与所述目标栅格距离最近的八 个相关栅格中具有单位汇水面积最大的相关栅格作为所述淤地坝的替换栅格，将所述替换 栅格对应位置数据作为所述淤地坝的修正位置数据。
[0021] 可选的，根据所述淤地坝的修正位置数据，结合所述第一栅格矩阵和所述第二栅 格矩阵，确定所述淤地坝中的绝对海拔高度值，基于所述绝对海拔高度值对所述淤地坝进 行双向扩充，得到由一定数量坝点构成的扩充齡地坝，包括：
[0022] 在所述第一栅格矩阵中确定与所述淤地坝的修正位置数据对应的第一高度值，在 所述第二栅格矩阵中提取与所述淤地坝对应的第二高度值，根据所述第一高度值和所述第 二高度值，获取所述淤地坝的绝对海拔高度值；
[0023] 在所述第一栅格矩阵中，选取位于所述淤地坝修正位置数据对应栅格左侧的海拔 高度高于所述绝对海拔高度值的近邻栅格，将所述近邻栅格作为左扩展栅格，将所述左扩 展栅格与所述淤地坝修正位置数据对应栅格连线上的全部栅格扩充为所述淤地坝的左坝 占 .
[0024] 在所述第一栅格矩阵中，选取位于所述淤地坝修正位置数据对应栅格右侧的海拔 高度高于所述绝对海拔高度值的近邻栅格，将所述近邻栅格作为右扩展栅格，将所述右扩 展栅格与所述淤地坝修正位置数据对应栅格连线上的全部栅格扩充为所述淤地坝的右坝 占 .
[0025] 根据所述左坝点及所述右坝点，得到双向扩充后的由一定数量坝点构成的扩充淤 地坝。
[0026] 可选的，在所述第一栅格矩阵中，基于所述坝点处的流向，确定所述扩充淤地坝的 库容，包括：
[0027] 从所述扩充淤地坝中选取样本坝点，在所述第一栅格矩阵中确定与所述样本坝点 对应的样本栅格，获取与所述样本栅格距离最近的八个关联栅格内的流向；
[0028] 如果所述流向为指向所述样本坝点，同时确定所述关联栅格对应的高度值小于所 述绝对海拔高度值，计算所述样本坝点的单点容积，将所述单点容积添加至所述扩充淤地 坝的累加库容中，并将所述样本坝点确定为基准点；
[0029] 当存在所述基准点对应栅格周围八个栅格的流向中有一个目标流向指向所述基 准点，同时所述目标流向对应栅格的海拔高度不小于所述绝对海拔高度值时，停止库容计 算，将之前获取到的所述累加库容作为所述扩充淤地坝的库容。
[0030] 可选的，根据所述库容，确定所述扩充淤地坝的拦淤量，包括：
[0031] 基于流域面积Vero,通过公式一确定所述扩充淤地坝的有效拦蓄量Elo，
[0032] Elo = Vero X (l_Def)，公式一，
[0033] 其中，Def为坝地拦蓄系数，即每汇集来100个物质中，可以拦蓄在坝地中的物质比 例；
[0034] 根据所述扩充淤地坝的有效拦蓄量Elo结合公式二，确定单个所述扩充淤地坝的 拦蓄量EcU，
[0035]
公式二，
[0036] 其中，Vmax为所述淤地坝的库容；
[0037]将所述单个扩充淤地坝的拦蓄量EcU累加求和，结合公式三获取所述扩充淤地坝 的拦淤量Edt，
[0038]
公式三。
[0039] 可选的，对所述拦淤量进行核对，包括：
[0040] 获取所述当前区域设置有所述淤地坝区域的流失量Eh以及没有设置所述淤地坝 m 区域的流失Μ·ΣΕ???，根据公式四获取所述当前区域的总流失量Elt， Μ
[0041 ]
公式四；
[0042]根据所述总流失量Elt结合所述扩充淤地坝的拦淤量Edt，通过公式五确定所述当 前区域的实际流失总量Lt'，
[0043] Lt，=Edt+Elt，公式五；
[0044] 对于所述当前区域，根据公式六确定在不设置所述扩充淤地坝条件下的理论流失 总量Lt，
[0045]
公式六，
[0046] 其中，Ek为所述当前区域中所述第一栅格矩阵中每个栅格的侵蚀量，1为所述第一 栅格矩阵中栅格的总量；
[0047]当所述理论流失总量Lt与所述实际流失总量Lt'近似相等时，所述扩充淤地坝的 拦齡量Edt计算准确。
[0048] 本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
[0049] 对淤地坝进行扩充，得到更为符合实际情况的扩充淤地坝，避免GIS图像中淤地坝 仅占有一个栅格会影响实际计算结果的情况，并且通过使用GIS图像中数据的方式进行拦 淤量的计算，避免了淤积面坡度的大小与沟道比降、形状、淤积物颗粒径等因素的影响，保 证了拦淤量计算的准确性。
【附图说明】
[0050] 为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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。
[0051]图1是本发明提供的一种基于GIS的淤地坝拦淤量估算方法的流程示意图；
[0052]图2是本发明提供的一种基于GIS的淤地坝拦淤量估算方法的韭园沟流域的有截 断的河网计算结果；
[0053]图3是本发明提供的一种基于GIS的淤地坝拦淤量估算方法的孤山川流域的有截 断的河网计算结果。
【具体实施方式】
[0054] 为使本发明的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的结构作进一步地 描述。
[0055] 实施例一
[0056] 本发明提供了一种基于GIS的淤地坝拦淤量估算方法，所述基于GIS的淤地坝拦淤 量估算方法，如图1所示，该估算方法包括：
[0057] 101、获取包含当前区域高度值的第一 GIS图像以及包含所述当前区域淤地坝分 布图的第二GIS图像，基于所述第一 GIS图像获取第一栅格矩阵，所述第一栅格矩阵中的元 素代表对应栅格的高度值，基于所述第二GIS图像获取第二栅格矩阵，所