CN110686861A - 一种基于四向高程差的净雨量转栅格格式方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于四向高程差的净雨量转栅格格式方法，包括：步骤S1，计算每个栅格在四个方向的高程差之和，根据所述高程差之和设置权重；步骤S2，根据计算得到的每个栅格的权重，计算不同栅格净雨量的分配比例；步骤S3，根据计算得到的降雨量的分配比例，将流域的净雨量数据转栅格格式，分配到具体的每个栅格内。本发明可以解决针对水文数据降尺度时面临的地形空间异质性问题。

Description

一种基于四向高程差的净雨量转栅格格式方法
技术领域
本发明涉及水文数据降尺度技术领域，特别涉及一种基于四向高程差的净雨量转栅格格式方法。
背景技术
水文预报和水动力预报的耦合是水文研究的热点问题之一。耦合过程是先利用水文模型进行流域产汇流预报/模拟，再通过二维水动力学模型预报/模拟流域洪水过程，即利用水文模型模拟产汇流过程，产流计算出流域上一场降雨的净雨量(＝降雨量-下渗-蒸散发)；再利用水动力模型模拟地表洪水演进过程，水动力模型基于栅格数据可以对地形变化及地表建筑物的特征进行精细描述，因此在应用中需要将水文模型模拟得到的净雨量进行栅格化处理，转化为二维水动力模型可以使用的栅格格式数据。然而，目前尚未有成熟的流域净雨量转栅格格式方法，常用的方式为流域平均分配净雨量，此方法的缺点是未考虑流域地形上的空间异质性，会直接导致二维计算中出现较大误差，并导致计算的稳定性较差。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
为此，本发明的目的在于提出一种基于四向高程差的净雨量转栅格格式方法。
为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种基于四向高程差的净雨量转栅格格式方法，包括如下步骤：
步骤S1，计算每个栅格在四个方向的高程差之和，根据所述高程差之和设置权重；
步骤S2，根据计算得到的每个栅格的权重，计算不同栅格净雨量的分配比例；
步骤S3，根据计算得到的降雨量的分配比例，将流域的净雨量数据转栅格格式，分配到具体的每个栅格内。
进一步，在所述步骤S1中，采用数字高程模型DEM计算每个栅格在四个方向的高程差之和。
进一步，在所述步骤S1中，所述根据高程差之和计算权重，包括如下步骤：
当计算的高程差之和大于0时，则设置所述权重为高程差之和；
当计算的高程差之和小于0时，则设置所述权重为0。
进一步，在所述步骤S1中，采用下式计算权重，包括：
Figure BDA0002245926480000021
其中，Wi，j是栅格(i，j)的权重；i，j分别代表栅格x，y方向的序号；z0是当前计算栅格内的高程；zk(k＝1,2,3,4)是相邻四个方向栅格的高程。
进一步，在所述步骤S2中，所述计算不同栅格净雨量的分配比例，包括：
Figure BDA0002245926480000022
其中，Wi，j是栅格(i，j)的权重；i，j分别代表栅格x，y方向的序号；m,n为二维栅格的x，y方向的栅格总数；Pi，j为不同栅格净雨量的分配比例。
进一步，在所述步骤S3中，所述将流域的净雨量数据转栅格格式，分配到具体的每个栅格内，包括：
WGi，j＝WE×Pi，j，
其中，WGi，j表示净雨量的栅格值；WE为某一时刻的流域净雨量。
根据本发明实施例的基于四向高程差的净雨量转栅格格式方法，在净雨量分配时充分考虑了四个方向上高程差对汇流过程的影响，充分考虑了流域产汇流机理及水文过程的物理机制，降低了传统的平均分配方法带来的计算误差问题，计算过程简单、好操作、易推广。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的基于四向高程差的净雨量转栅格格式方法的流程图；
图2为根据本发明实施例的正方形规则网格示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提出一种基于四向高程差的净雨量转栅格格式方法，可以解决针对水文数据降尺度时面临的地形空间异质性问题。
如图1所示，本发明实施例的基于四向高程差的净雨量转栅格格式方法，包括如下步骤：
步骤S1，计算每个栅格在四个方向的高程差之和，根据所述高程差之和设置权重。
在本步骤中，采用数字高程模型(Digital Elevation Model，简称DEM)计算每个栅格在四个方向的高程差之和。
在本发明的实施例中，基于图2所述正方形规则网格，计算每个栅格在四个方向的高程差之和。
根据高程差之和计算权重，包括如下步骤：
(1)当计算的高程差之和大于0时，则设置所述权重为高程差之和；
(2)当计算的高程差之和小于0时，则设置所述权重为0。
在本发明的实施例中，采用下式计算权重，包括：
其中，Wi，j是栅格(i，j)的权重；i，j分别代表栅格x，y方向的序号；z0是当前计算栅格内的高程；zk(k＝1,2,3,4)是相邻四个方向栅格的高程。
步骤S2，根据计算得到的每个栅格的权重，计算不同栅格净雨量的分配比例。
在本步骤中，计算不同栅格净雨量的分配比例，包括：
Figure BDA0002245926480000032
其中，Wi，j是栅格(i，j)的权重；i，j分别代表栅格x，y方向的序号；m,n为二维栅格的x，y方向的栅格总数；Pi，j为不同栅格净雨量的分配比例。
步骤S3，根据计算得到的降雨量的分配比例，将流域的净雨量数据转栅格格式，分配到具体的每个栅格内。
具体的，将流域的净雨量数据转栅格格式，分配到具体的每个栅格内，包括：
WGi，j＝WE×Pi，j，
其中，WGi，j表示净雨量的栅格值；WE为某一时刻的流域净雨量。
根据本发明实施例的基于四向高程差的净雨量转栅格格式方法，在净雨量分配时充分考虑了四个方向上高程差对汇流过程的影响，充分考虑了流域产汇流机理及水文过程的物理机制，降低了传统的平均分配方法带来的计算误差问题，计算过程简单、好操作、易推广。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (6)

1.一种基于四向高程差的净雨量转栅格格式方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，计算每个栅格在四个方向的高程差之和，根据所述高程差之和设置权重；
步骤S2，根据计算得到的每个栅格的权重，计算不同栅格净雨量的分配比例；
步骤S3，根据计算得到的降雨量的分配比例，将流域的净雨量数据转栅格格式，分配到具体的每个栅格内。
2.如权利要求1所述的基于四向高程差的净雨量转栅格格式方法，其特征在于，在所述步骤S1中，采用数字高程模型DEM计算每个栅格在四个方向的高程差之和。
3.如权利要求1所述的基于四向高程差的净雨量转栅格格式方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述根据高程差之和计算权重，包括如下步骤：
当计算的高程差之和大于0时，则设置所述权重为高程差之和；
当计算的高程差之和小于0时，则设置所述权重为0。
4.如权利要求1或3所述的基于四向高程差的净雨量转栅格格式方法，其特征在于，在所述步骤S1中，采用下式计算权重，包括：
Figure FDA0002245926470000011
其中，Wi，j是栅格(i，j)的权重；i，j分别代表栅格x，y方向的序号；z0是当前计算栅格内的高程；zk(k＝1,2,3,4)是相邻四个方向栅格的高程。
5.如权利要求1所述的基于四向高程差的净雨量转栅格格式方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述计算不同栅格净雨量的分配比例，包括：
Figure FDA0002245926470000012
其中，Wi，j是栅格(i，j)的权重；i，j分别代表栅格x，y方向的序号；m,n为二维栅格的x，y方向的栅格总数；Pi，j为不同栅格净雨量的分配比例。
6.如权利要求1所述的基于四向高程差的净雨量转栅格格式方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述将流域的净雨量数据转栅格格式，分配到具体的每个栅格内，包括：
WGi，j＝WE×pi，j，
其中，WGi，j表示净雨量的栅格值；WE为某一时刻的流域净雨量。
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