[发明专利]一种基于稀疏断面点据的河道水下地形建模方法

说明书

本发明公开了一种基于稀疏断面点据的河道水下地形建模方法，包括：构建河道的曲线网格；将断面点状地形数据插值到断面所在的曲线网格节点上；将相邻断面所在的曲线网格节点上的地形数据根据曲线网格节点之间的间距进行内插，获取相邻断面所在的曲线网格节点之间的所有行列曲线网格节点上的地形数据；基于相邻断面所在的曲线网格节点之间的所有行列曲线网格节点上的地形数据，构建河道的DEM数据文件，完成河道水下地形建模；本发明构建的DEM数据文件既能准确的反映河道狭长、弯曲的几何特点，又能较好的反映河道沿程方向的底坡变迁及横向河槽河滩的演化规律。

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，具体是一种基于稀疏断面点据的河道水下地形建模方法。

背景技术

水下地形数据尤其是大范围、小比尺的高精细观测数据对于水利工程技术领域的研究，尤其是应用工程研究领域，具有重要意义，亦是工程应用研究的基础。现阶段，对于我国的河口海岸等类型的水域，因其往往涉及相关航道、码头、堤防、防洪排涝等经济、工农业等方面的实际需求，水下地形的DEM(Digital Elevation Model，数字高程模型)数据的获取往往可以从诸多渠道得到，如因工程需要而测量的局部或整体的历史地形数据，又如不同年份的海图、航道图，还如可根据卫星遥感反演水下地形，再如利用历史数据拼接的大面数据等。对于中大型河流而言，与河口海岸类似，受航道建设维护、堤防安全、防洪排涝等需求影响，水下地形的观测往往具有大比尺、高分辨率的特点。

然而，对于小型河流，如大中型河流的小支流、山溪性河流、运河等，往往缺乏大比尺、高分辨率的水下地形监测资料，尤其在那些无航道、堤防安全、防洪排涝等问题的缺乏区位及经济价值的狭长弯曲型河网支流末端河段或蓄洪滞洪区段，缺乏大比尺、高分辨率水下地形观测资料更是已是常态。但是，一旦有需求，对于此类河流的水下地形的需要又是极为迫切地。

然而，受河流弯、浅、窄、滩浅、流急等等客观条件以及经济效益等的制约，对于这种河流进行长河段大范围小比尺的高精细水下地形观测往往难以在短期内实现，而只能通过局部稀疏断面的水下地形观测加以替代，随之便带来了水下地形数据稀疏不足的问题，进而给相应实际问题的研究和解决带来困难。

其中，最为典型的便是由于地形数据过于稀疏，并且河道往往弯曲多变，造成观测断面之间的相互位置也是极为多变，这使得采用常用插值方法形成DEM地形数据文件时，河段几何形状特征往往在其中扮演着极为重要的不利因素，引起DEM地形偏离实际河道走向和变化规律，由此对如何利用稀疏断面数据构建具有一定分辨率的DEM数据文件带来了极大的困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于稀疏断面点据的河道水下地形建模方法，以解决现有技术中采用常用插值方法形成DEM地形数据文件时，引起DEM地形偏离实际河道走向和变化规律的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种基于稀疏断面点据的河道水下地形建模方法，包括：

构建河道的曲线网格；该曲线网格承载了狭长弯曲河道的基本形态，且能够根据河道形态自动调整疏密度，该曲线网格既能反映河道的几何特性，又能反映与河道水流特征相适应的水下地形纵向及横向变迁规律；

将断面点状地形数据插值到断面所在的曲线网格节点上；断面点状地形数据以散点的形式存在，散点分布于狭长弯曲河道的各个断面之上或断面附近，并且，断面与断面之间的距离较长，分布稀疏，无法通过常规插值方法进行有效插值；

将相邻断面所在的曲线网格节点上的地形数据根据曲线网格节点之间的间距进行内插，获取相邻断面所在的曲线网格节点之间的所有行列曲线网格节点上的地形数据，其具有狭长弯曲河道基本形态特征，及河道沿程纵向及断面横向的水下地形特征；