CN103336907B - 一种基于dsi插值技术的水库静态库容快速计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于DSI插值技术的水库静态库容快速计算方法。方法，包括：一.构建无限接近真实的地形面；二.编制自动计算水库面积和库容的程序；三.自动计算并绘制面积库容变化曲线。本发明可以提高水库静态库容计算的速度和准确度，使库容计算不受地形类型影响，大大缩短了库容计算时间，具有效率高、速度快、自动输出计算图、表的优点，在水库静态库容计算领域具有广阔的应用前景。

Description

一种基于DSI插值技术的水库静态库容快速计算方法
技术领域
本发明涉及水电、水利工程水文水能专业库容的确定，具体是一种基于DSI插值技术的水库静态库容快速计算方法。
背景技术
准确的水库静态库容及其变化曲线是湖泊、水库管理和水利水电工程规划设计等工作的基础数据，用以最大限度地利用水资源、有效地进行防洪和营运管理及确认水库的类型。
计算水库静态库容目前采用的方法有方格网法、断面法、等高线法、DEM法等，这些方法的基本原理，都是按照微积分学的方法进行切割、分块、求和而成。其中方格网法、断面法、等高线法需要手动设置方格网和断面位置，地形等高线断线连接也是一个繁琐的过程，DEM法基于测绘专业提供的DEM数据，在模拟真实地形面方面有一定的欠缺，这些问题导致了目前在计算水库静态库容的效率和精度方面很难满足工程要求。
发明内容
本发明为了克服现有技术存在的缺陷，提供一种基于DSI插值技术的水库静态库容快速计算方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种基于DSI插值技术的水库静态库容快速计算方法，包括以下步骤：
一.构建无限接近真实的地形面
第一步，获取地形点的XYZ坐标数据并把获取的数据按如下格式保存为txt或csv文件；
第二步，把第一步保存的txt或csv文件导入Gocad平台；
第三步，在Gocad平台下利用DSI插值技术构建地形面，对构建的地形面进行多次DSI插值拟合，使地形面无限逼近真实的地形面，同时生成该地形面的外边界线；
二.编制自动计算水库面积和库容的程序
第四步，利用IDL语言设计自动计算程序，某一水位下的库容按这一水平面与第三步得到的无限逼近真实的地形面所围成的包络体的体积求得，某一水位下的面积按这一水平面被第三步得到的无限逼近真实的地形面切割后剩下的部分的面积计算，用IDL语言编制循环语句，按设定的步长计算起始水位至终止水位的库容和面积并按如下格式输出为xls文件和面积库容变化曲线图；
三.自动计算并绘制面积库容变化曲线
第五步，利用第四步得到的自动计算程序，高程对象选择第三步得到的地形面，轮廓对象选择第三步所得到地形面的外边界线，输入起始水位、终止水位、水位间隔及结果文件名，点击计算按钮即可自动计算水库的静态库容及相应的面积，点击导出按钮输入相应的文件名即可自动保存并绘制面积库容变化曲线图。至此水库静态库容计算和面积库容变化曲线图绘制完成。
本发明具有如下优点：
本发明方法能够通过原始地形数据准确、快速的计算出不同蓄水位高程下的水库静态库容及对应的蓄水面积，快速生成面积库容变化曲线，克服了现有水库静态库容计算中库容计算精度不高、效率低、计算方法受地形类型影响等缺点和不足，为水库静态库容计算提供了一种新的技术方案。本发明可以提高水库静态库容计算的速度和准确度，使库容计算不受地形类型影响，大大缩短了库容计算时间，具有效率高、速度快、自动输出计算图、表的优点，在水库静态库容计算领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明的方法采用DSI插值拟合得到的无限逼近真实的地形面。
图2是本发明的方法自动计算和绘制曲线程序设计构架图。
图3是本发明的方法设计出的自动计算程序界面。
图4是本发明的方法自动计算后的显示效果界面。
图5是本发明的方法得到的某水库面积库容变化曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施实例对本发明的技术方案作进一步描述。
第一步，获取地形点的XYZ坐标数据并把获取的数据按如下格式保存为“terrain.txt”；
第二步，把第一步保存的“terrain.txt”文件导入Gocad平台；
第三步，在Gocad平台下利用DSI插值技术构建地形面，对构建的地形面进行多次DSI插值拟合，使地形面无限逼近真实的地形面(GCD-1000)，同时生成该地形面的外边界线(轮廓线)，如图1所示；
第四步，利用IDL语言设计自动计算程序，某一水位下的库容按这一水平面与第三步得到的无限逼近真实的地形面所围成的包络体的体积求得，某一水位下的面积按这一水平面被第三步得到的无限逼近真实的地形面切割后剩下的部分的面积计算，用IDL语言编制循环语句，按设定的步长计算起始水位至终止水位的库容和面积并按如下格式输出为xls文件和面积库容变化曲线图；程序设计构架图如图2，设计出的程序界面如图3。
第五步，在本发明的方法计算和绘制曲线所要输入的参数界面上(如图3所示)“高程对象”选择第三步所得到的地形面(GCD-1000)，“轮廓对象”选择第三步所得到地形面的外边界线(轮廓线)，输入“起始水位”：487，“终止水位”：523，“水位间隔”：1，以及“水库名称”：大览，点击“计算”按钮，程序即可自动计算，此过程根据数据的多少，大概耗时约1分钟～5分钟，计算完成后，结果会显示在参数界面下面(如图4所示)，点击“导出”按钮，输入文件名称“库容曲线”，点击保存即可把成果文件保存为xls文件，成果表如下表“水位～面积库容计算表”所示，成果图如图5所示。
水位～面积库容计算表
高程(m) 水库面积(万㎡) 水库库容(万m3)
487 11.5806 61.4447
488 12.8158 73.6476
489 14.211 87.1228
490 15.9513 102.2043
491 17.6616 119.014
492 19.5446 137.5909
493 21.6236 158.1515
494 24.5757 181.2014
495 28.4925 207.5315
496 34.3671 238.8006
497 43.7804 277.5736
498 55.0996 326.5565
499 72.7871 389.5563
500 100.4655 475.0417
501 145.0873 597.1588
502 193.4905 766.7183
503 235.5323 980.996
504 281.2786 1238.4753
505 336.1705 1546.2991
506 413.7813 1919.4847
507 534.761 2389.675
508 668.0457 2989.411
509 850.0966 3746.1695
510 1037.7272 4686.9817
511 1233.9783 5825.7819
512 1406.0741 7145.6123
513 1579.6581 8638.1748
514 1756.1064 10305.5309
515 1947.9664 12156.0219
516 2154.8081 14204.896
517 2343.1836 16455.3771
518 2512.1615 18883.8273
519 2678.2096 21480.9984
520 2806.1547 24225.6741
521 2978.7832 27117.7004
522 3062.5929 30145.3032
523 3109.563 33232.88
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (1)

1.一种基于DSI插值技术的水库静态库容快速计算方法，包括以下步骤：
一.构建无限接近真实的地形面
第一步，获取地形点的XYZ坐标数据并把获取的数据按如下格式保存为txt或csv文件；
第二步，把第一步保存的txt或csv文件导入Gocad平台；
第三步，在Gocad平台下利用DSI插值技术构建地形面，对构建的地形面进行多次DSI插值拟合，使地形面无限逼近真实的地形面，同时生成该地形面的外边界线；
二.编制自动计算水库面积和库容的程序
第四步，利用IDL语言设计自动计算程序，某一水位下的静态库容按这一水平面与第三步得到的无限逼近真实的地形面所围成的包络体的体积求得，某一水位下的面积按这一水平面被第三步得到的无限逼近真实的地形面切割后剩下的部分的面积计算，用IDL语言编制循环语句，按设定的步长计算起始水位至终止水位的库容和面积并按如下格式输出为xls文件和面积库容变化曲线图；
三.自动计算并绘制面积库容变化曲线
第五步，利用第四步得到的自动计算程序，高程对象选择第三步得到的地形面，轮廓对象选择第三步所得到地形面的外边界线，输入起始水位、终止水位、水位间隔及结果文件名，点击计算按钮即可自动计算水库的静态库容及相应的面积，点击导出按钮输入相应的文件名即可自动保存并绘制面积库容变化曲线图，至此水库静态库容计算和面积库容变化曲线图绘制完成。
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基于GOCAD的三维地质模型构建;张燕飞等;《河北工程大学学报（自然科学版）》;20111231;第28卷(第4期);第69-73页 *
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基于三次样条插值计算长江三峡水位与库容关系函数;李顺新等;《软件导刊》;20090331;第8卷(第3期);45-46 *
面积插值法在梅桥水库库容测量中的应用;李迎春等;《黄河水利职业技术学院学报》;20060430;第18卷(第2期);52-54 *

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