[发明专利]一种流域大尺度计算海量网格的编码方法

说明书

本发明公开了一种流域大尺度计算海量网格的编码方法。对流域大尺度复杂河道干支流、河道走向通过网格编码进行区分，再按网格的空间拓扑关系进行统一编号，有助于在现有网格绘制技术方法受计算机硬件内存限制的情况下实现一次性完成海量网格的绘制。本发明实现了简单高效的大尺度海量网格的编码，为基于规则网格的大尺度海量网格绘制提供技术支撑。

技术领域

本发明属于流体力学和环境模拟领域，涉及一种流域大尺度计算海量网格的编码方法，具体涉及一种基于流域大尺度环境模拟或流体计算时的海量网格的编码方法，以支撑流域大尺度复杂河网的网格绘制。

背景技术

在大尺度计算过程中，常常采用网格剖分技术将河面数据离散化，以离散网格点作为连续控制点进行数值计算。为了提高河网搜索效率，常常涉及到河网拓扑关系计算以及部分河网搜索等操作，需要对河网进行编码处理。现有的河网编码体系较少，且结构过于单一，不能清楚准确地确定单个网格之间的关系，在不同块、网格的拼接上缺乏有效的拼接依据，不适用于复杂河网的准确计算。部分学者采取多位数字进行河网编码，在实际计算中体系单一。既不能依据网格编码区分干支流、也无法满足实际情况中干支流因河道特点不同导致网格差异的需求；没有表现出河道走向，无法反映河道的实际情况，继而影响数值计算的准确性；河段与河段的相对位置、河段内部网格与网格的相互关系不够直观明显，大大增加了实际运算中的计算量，从而影响计算效率。为了对流域大尺度内数值计算网格进行更加详细准确的绘制，当前迫切需要一套干支流、河流走向划分明显，河段网格与网格、边与边位置关系直观清晰，从宏观角度结构完整统一的网格编码技术。

发明内容

针对复杂流域大尺度高精度海量网格绘制问题，本发明提出一种流域大尺度计算海量网格的编码方法，基于现有成熟的二维规则网格绘制和编码方法，对河网进行分段处理，分别绘制二维网格，通过整编和一维化技术形成区域内的高精度一维化网格，实现一次性完成海量网格的绘制。

为了实现上述目的，其技术解决方案为：

一种流域大尺度计算海量网格的编码方法，包括：

步骤1，对研究范围内的河道关系进行识别，划分出河道的主干支流、并依据河道的长度对河道进行分段处理和编号，本步骤具体为：

步骤1-1，流域水系体结构和边界的识别：应用流域的DEM数据，提取流域水系，获得流域水系结构层River，基于具有高分辨率的遥感影像数据，识别水系结构层River中的流域边界范围层River_bd；

步骤1-2，水系河道的分段编码包括前缀R和编号：在水系边界范围层River_bd中找出需要计算的河道，按照主干支流的入汇相交关系，从上游到下游，将河道分为不同编号的河段；其中，主干河道的干支流河网从上游到下游，以主干支流河道的入汇交点为节点；干流河道按照从上游到下游的顺序依次编号，节点处，按照支流河道从入汇交点到支流的上游边界，从下游到上游的顺序依次编号；支流的干支流编号规则参照主干河道的干支流编号规则；

步骤1-3，以河段的主流流向为依据进行分块河段走向的编码；

步骤1-4，按照分块河段的相邻关系为依据进行分块河段相对位置的编码；

步骤1-5，按照分块河段边界边的空间关系为依据进行分块河段边界边的编码；

步骤2，利用网格绘制工具，按河段分别绘制流域范围内不同区段的二维网格，得到每个河段的二维网格编码，所绘制的网格信息包括网格编码(i，j)和WGS 84/UTM zone49N坐标系的网格坐标(x,y)，并将河道地形高程通过插值计算赋值给网格点，得到每个网格点的高程值z；

步骤3，将河段的二维网格进行统一编码，得到全河道的二维网格编码(I，J)；

步骤4，根据不同河段之间的相邻关系、河段走向及河段范围，对河段二维网格进行统一的一维编号，实现所有分开网格的统一整编。