[发明专利]一种基于点云压缩数字地表模型的洪水淹没快速评估方法

说明书

本发明涉及一种基于点云压缩数字地表模型的洪水淹没快速评估方法，包括：数字地表模型生成、点云高程压缩和洪水淹没快速评估。具体是通过获取待评估区域的卫星立体像对数据以及激光测高数据，以生成区域初始点云；基于法线差分特征，对区域初始点云进行分割，区分出城镇点云以及非城镇点云，并对非城镇点云进行高程差点云压缩，生成区域数字地表模型；再根据区域数字地表模型，基于水量平衡法则，并结合降水总量估计、淹没精度阈值进行迭代计算，输出得到洪水淹没范围评估结果。与现有技术相比，本发明能够有效提高数字地表模型高程精度、降低对计算性能的依赖，能够在给定降雨量条件下快速准确地评估洪水淹没范围。

技术领域

本发明涉及洪水灾害评估技术领域，尤其是涉及一种基于点云压缩数字地表模型的洪水淹没快速评估方法。

背景技术

洪水灾害，是由一次短时或连续强降水(暴雨)致使江河洪水泛滥、淹没农田和居民点，或因长期降雨产生积水或径流、淹没低洼土地造成农牧业或其他财产损失和人员伤亡的一种自然灾害。联合国防灾减灾署(UNDRR)于2020年10月12日发布《Human cost ofdisasters:an overview of the last 20years(2000-2019)》报告，过去二十年特大洪水的数量从1389起增至3254起，约占自然灾害总数量的四成(总数7348起)，洪水无疑是世界上最为频发且危害巨大的灾害。

从减少自然灾害风险的需求出发，高效、科学开展洪水风险灾害评估与区划迫在眉睫，对防洪减灾具有重要意义。传统评估主要是根据暴雨、洪水、地形、河流水系等自然特征，以及洪水的威胁程度和洪灾频次等，利用当地区域的设计暴雨或暴雨洪水查算手册，计算并推求区域不同暴雨频率下的设计洪水，再结合实测断面成果，采用水力学和水文学相结合的方法，计算出不同频率段设计洪水位，通过不同频率洪水淹没范围进行风险度判定。这种方式显然存在评估效率低且难以保证准确度的问题。

现有技术借助遥感的方式进行洪水淹没评估，但在实际应用中，降雨期因云、雨遮挡影响，光学遥感无法开展大范围洪水淹没评价，微波遥感则无法开展快速评估以提供决策支持，因此，洪水淹没范围的快速评估成为防汛决策的重大需求。此外，当前基于数字高程模型(DEM)洪水风险快速研究较多，但其数据无法反应真实地表状况，且分辨率、高程精度都无法满足评价要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于点云压缩数字地表模型的洪水淹没快速评估方法，能够有效提高洪水淹没风险评估的效率及准确度。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于点云压缩数字地表模型的洪水淹没快速评估方法，包括以下步骤：

S1、获取待评估区域的卫星立体像对数据以及激光测高数据，以生成区域初始点云；

S2、基于法线差分特征，对区域初始点云进行分割，区分出城镇点云以及非城镇点云，并对非城镇点云进行高程差点云压缩，生成区域数字地表模型；

S3、根据区域数字地表模型，基于水量平衡法则，并结合降水总量估计、淹没精度阈值进行迭代计算，输出得到洪水淹没范围评估结果。

进一步地，所述步骤S1中激光测高数据具体为ICESat-2激光测高数据；

所述步骤S1中卫星立体像对数据具体为国产资源三号ZY-3立体像对影像，包含前、后、下视影像。

进一步地，所述步骤S1具体包括以下步骤：

S11、获取待评估区域的激光测高数据，并进行控制点筛选；

S12、获取待评估区域的卫星立体像对数据，并生成连接点；

S13、基于步骤S11筛选得到的控制点以及步骤S12生成的连接点，通过开展连接点与控制点联合平差，生成密集匹配点云，即为区域初始点云。