[发明专利]基于3S技术的城市水文站网布设方法及系统

说明书

本发明提供了基于3S技术的城市水文站网布设方法及系统，方法包括以下步骤：建立城市暴雨高风险模型；建立城市洪涝风险模型；建立城市承灾体易损性模型；建立城市水文站网规划需求指数模型。本发明基于遥感数据、土地利用类型数据、历史灾情数据和3S技术，分别从城市暴雨高风险区划、洪涝风险区划、承灾体易损性3个方面进行详细分析，再从数据融合的角度综合考虑水文站网布设需求指数模型来进行水文站网整体优化布设，可以准确、快速、智能地确定水文站网的具体布设位置，相比于传统水文站网布设方法，省去了很多实地考察所需要的时间和人力，结果准确可靠。

技术领域

本发明属于水文监测技术领域，具体涉及一种基于3S技术的城市水文站网布设方法及系 统。

背景技术

水文站网是水文监测工作的基础，直接为水文工作乃至水利工作提供必要的水雨情信息。 目前，我国已初步建成了认识流域水文规律的水文要素观测站网，各类水文测站从新中国成 立之初的353处发展到截至2020年底的119914处，为国民经济建设提供了大量的水文信息， 发挥了重要作用，实现了对大江大河及其主要支流、有防洪任务的中小河流水文监测全面覆 盖，并向水资源水生态水环境领域延伸。

然而，现有的观测站网监测体系不完善，现有的监测站网主要为河湖水文基础资料的积 累和防汛抗旱服务，而水资源管理、水生态保护和水土保持、水环境保护等综合监测能力相 对较弱，与水资源、水生态、水环境的管理要求还有较大差距。再加上气候变化和高强度人 类活动的影响，使得观测站网的作用和观测方式受到影响，尤其是城市化地区，依据传统的 《水文站网规划技术导则》布设的水文监测站网得到的监测信息已经不能反应实际的水雨情 信息，水文监测站网布局也不能满足城市水文研究的要求。随着水文研究的不断发展，各项 要求也在不断提升，要求强化预报、预警、预演、预案“四预”措施，加强实时雨水情信息 的监测和分析研判，要强化科技引领，推进建立流域洪水“空天地”一体化监测系统，建设 数字流域。在此基础之上，还要加快建设国家水文站网，加强水文规律分析研究，提升水文 监测能力。因此，越来越需要考虑多种因素来布设和优化调整水文观测站网。但目前现有技 术中尚缺乏较为精准有效的水文站网布设方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种基于3S技术的城市水文站网布设方法及系统，无需 精确的现场勘查，就能快速准确确定水文站布设地点。本发明基于遥感数据、土地利用类型 数据和历史灾情数据，在研究区城市暴雨洪涝灾害风险区划的基础上求取站网需求指数，然 后在研究区现有水文站网布设基础上，基于GIS空间分析技术，同时综合考虑研究区站网密 度、行政管理等多方面因素，根据求出的站网需求指数建议增加站网布设点，给规划设计者 提供技术支撑，以便更快、更准确的对现有水文站网布设进行整体优化。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

基于3S技术的城市水文站网布设方法，包括如下步骤：

步骤一：建立城市暴雨高风险模型

选用MODISMODLT1M地表温度中国合成产品，通过裁剪得到研究区域的地表温度数据，并对得到的温度数据进行统计计算，最后得到研究区域地表温度数据，得到地面温度分布并用其表征城市暴雨空间分布，通过以下公式来进行计算：

VH＝DN×0.02-273.15 (1)

式中，DN为像元的灰度值，0.02为辐射缩放比，-273.15为云掩模值；

步骤二：建立城市洪涝风险模型

假定城市设计暴雨与设计洪水为同频率，根据城区暴雨频率分析结果和所建立的雨洪仿 真模型来推求相应频率下城区的设计洪水，考虑到城市地区相对于自然流域地形结构极为复 杂，对降雨径流具有较大的阻碍作用，不会出现降雨径流在研究区内随意流动的情况，将研 究区按照排水片区划分为多个子区域，对各个子区域进行洪涝模拟；