CN105550937A

CN105550937A - 数字灌区gis要素的分级显示方法

Info

Publication number: CN105550937A
Application number: CN201511021105.6A
Authority: CN
Inventors: 傅汪; 李铁键; 李家叶; 史凯方; 魏加华
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2015-12-30
Filing date: 2015-12-30
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2035-12-30
Also published as: CN105550937B

Abstract

本发明公开了一种数字灌区GIS要素的分级显示方法，包括：获取需分级显示的所有田块的用水量信息；计算所有渠道的输水量信息；设定所有渠道和闸门的级别信息；合并田块并设定田块的级别信息；将级别相同的所有GIS要素组织为一个图层，图层的级别与GIS要素的级别相同。本发明具有如下优点：分级方法符合灌区特点、可操作性高，能保证数字灌区GIS信息系统永远显示与当前缩放级别相符的细节信息，使信息的表达清晰有效，并能降低显示延时，提高显示速度。

Description

数字灌区GIS要素的分级显示方法

技术领域

本发明涉及灌溉技术领域，具体涉及一种数字灌区GIS要素的分级显示方法。

背景技术

数字灌区是将传统灌溉技术与3S技术、数据库技术、多媒体仿真等现代化技术相结合，利用传感器来收集灌区中的实时数据，通过通信技术手段来传达信息，利用数字化手段来处理信息，并由构建的各个系统模块对数据信息进行处理，最后结合专家决策系统对处理后的信息进行汇总、分析，从而实现对灌区的实时监督、有效管理、及时决策的数字化业务系统。数字灌区的最终应用形态是一套地理信息系统(GIS)，将灌区内所有要素在数字地图上显示，并提供信息查询和控制决策的功能。在大型灌区中，渠道、田块等要素数目众多，空间关系复杂，若不对GIS要素实现逐级显示，在较小的比例尺下，数字地图中的要素过于密集以致重叠，无法表示正确的信息，并且由于地图范围内需显示的要素过多导致显示延迟较长。

现有技术缺乏直接有效的数字灌区GIS要素分级方法。渠道是数字灌区的核心要素，其空间结构与自然河流较为类似，因此渠道的分级可以参考河流的分级方法。Horton-Straheler分级法(HS分级法)是一种广泛使用的河流分级法，有较强的科学性，能保证同一级别下河流的规模相近，但由于自然河流的形成原理与人工渠道有本质区别，HS分级法在人工渠道不适用。除HS分级法外，我国常采用经验分级法对河流分级，即规定干流的支流是一级支流，一级支流的支流是二级支流，依次类推，而干流与支流的区分通常根据河流流量和走向等条件经验性地确定，缺乏统一的标准，可操作性差。而且上述两种方法无法对灌区的田块、闸门等要素分级。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种数字灌区GIS要素的分级显示方法。

为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种数字灌区GIS要素的分级显示方法，，包括以下步骤：S1：获取需分级显示的所有田块的用水量信息；S2：计算所有渠道的输水量信息，其中，毛渠的输水量等于与之连接的田块的用水量，当多条毛渠同时与一个田块连接时，水量均分给所有毛渠；在渠道的分支处，干渠的输水量等于所有支渠输水量的和；S3：设定所有渠道和闸门的级别信息，包括：S301：设定主渠道级别为A，其中，A为常数；S302：在渠道的分支处，当支渠的起点设置有闸门时，所述支渠的级别等于干渠的级别增加B，其中，B为常数；S303：在渠道的分支处，当支渠的起点未设置有闸门时，当支渠输水量大于干渠输水量的C％时，支渠的级别等于干渠的级别，其中，C∈(0，100)；否则，支渠的级别等于干渠的级别增加B；S401：设定原始田块的级别等于与之连接的毛渠的级别，当存在级别不同的多条毛渠同时与一个田块连接时，所述田块的级别设为其中的最小值；S402：对于一条N级渠道，与该渠道的N+B级支渠连接的所有N+B级田块合并成一个大田块，合并后的田块的级别是N，合并后的N级田块如果存在孤立区域，当孤立区域的面积小于所述N级田块总面积的D％时，忽略所述孤立区域，其中，D∈(0，100)；S5：将级别相同的所有GIS要素组织为一个图层，图层的级别与GIS要素的级别相同，其中，所述GIS要素包括渠道、田块和闸门。

根据本发明实施例的数字灌区GIS要素的分级显示方法，分级方法符合灌区特点、可操作性高，能保证数字灌区GIS信息系统永远显示与当前缩放级别相符的细节信息，使信息的表达清晰有效，并能降低显示延时，提高显示速度。

另外，根据本发明上述实施例的数字灌区GIS要素的分级显示方法，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述田块的用水量信息通过田块面积与作物灌溉定额的乘积估算，其中，所述作物灌溉定额表征作物生长周期内的总需水量。

进一步地，所述步骤S2中所有渠道的输水量按照从下游到上游、从支渠到干渠的顺序逐步计算的。

进一步地，所述步骤S4中，按照渠道级别数从大到小的顺序，逐步完成所有渠道级别下的田块的合并与分级。

本发明的附加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是本发明一个实施例的数字灌区GIS要素的分级显示方法的流程图。

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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

首先介绍相关的技术用语，数字灌区包括三种基本要素：渠道、田块、闸门。

渠道即引水渠，是水流的通道，在GIS系统中对应于线状对象。渠道之间存在分支连接的空间关系，即一段渠道的终点是另外两段或多段渠道的起点，并且前者必在后者上游，代表现实中渠道的分支结构，此时上游渠道称为干渠，下游渠道称为支渠。通常而言，主渠道从一条自然河流或水库引出，顺着水流前进的方向，渠道不断引出分支，形成多叉树结构。位于多叉树根节点的渠道称为主(总)干渠，位于多叉树叶子节点的渠道称为毛渠。

田块即种植作物的基本单元，在GIS系统中对应于一个面。田块之间存在相邻的空间关系，即两个田块有共同的边，但不存在相交的区域。田块与毛渠存在连接的空间关系，即毛渠的终点在田块的边或内部，代表现实中引水最终从毛渠流出浇灌田块。

闸门是布置在渠道上用于开闭水流通道的控制设施，在GIS系统中对应于一个点。闸门与渠道存在包含的空间关系，渠道包含某闸门，或称闸门在渠道上，代表现实中闸门控制这段渠道的开闭。特别地，在渠道的分支处，闸门常常布置在支渠的起点，用来完全控制是否将水分流给这段支渠。

以下结合附图描述根据本发明实施例的数字灌区GIS要素的分级显示方法。

图1是本发明一个实施例的数字灌区GIS要素的分级显示方法的流程图。请参考图1，本发明实施例的数字灌区GIS要素的分级显示方法包括以下步骤：

S1：获取需分级显示的所有田块的用水量信息。

具体地，通过田块用水管理部门获取每个田块的年均农业需水量。

在本发明的一个实施例中，田块的用水量信息通过田块面积与作物灌溉定额的乘积估算，其中，作物灌溉定额表征作物生长周期内的总需水量。

S2：计算渠道的输水量信息。其中，毛渠的输水量等于与之连接的田块的用水量，当多条毛渠同时与一个田块连接时，水量均分给所有毛渠；在渠道的分支处，干渠的输水量等于所有支渠输水量的和。

在本发明的一个实施例中，步骤S2中所有渠道的输水量按照从下游到上游、从支渠到干渠的顺序逐步计算的。

S3：设定所有渠道和闸门的级别信息。步骤S3进一步包括：

S301：设定主渠道级别为A。其中，A为常数。在本发明的一个示例中，A为1。

S302：在渠道的分支处，当支渠的起点设置有闸门时，支渠的级别等于干渠的级别增加B。其中，B为常数，在本发明的一个实施例中，B为1。

S303：在渠道的分支处，当支渠的起点未设置有闸门时，当支渠输水量大于干渠输水量的C％时，支渠的级别等于干渠的级别，其中，C∈(0，100)；否则，支渠的级别等于干渠的级别增加B。在本发明的一个示例中，C为60。

具体地，根据S301至S303，按照从上游到下游、从主渠到支渠的顺序，逐步确定所有渠道和闸门的级别。最后，将所有级别相同且首尾连接的多段渠道合并为一条渠道对象。

S4：合并田块和设定田块的级别信息。步骤S4进一步包括：

S401：设定原始田块的级别等于与之连接的毛渠的级别，当存在级别不同的多条毛渠同时与一个田块连接时，该田块的级别取为其中的最小值。

S402：对于一条N级渠道，与该渠道的N+B级支渠连接的所有N+B级田块可以合并成一个大田块，合并后的田块的级别是N，并认为合并后的田块与这条N级渠道连接。由于所述N+B级田块可能不都相邻，所以合并后的N级田块可能存在一些孤立区域，当孤立区域的面积小于所述N级田块总面积的D％时，忽略所述孤立区域，其中，D∈(0，100)。在本发明一个示例汇总，D为10。

在本发明的一个实施例中，按照步骤S4的规则，按照渠道级别数从大到小的顺序，逐步完成所有渠道级别每条渠道下同一级别田块的合并与分级。

S5：将级别相同的所有GIS要素组织为一个图层，图层的级别与GIS要素的级别相同。其中，GIS要素包括渠道、田块和闸门。

具体地，在GIS系统中，需要设置每个图层的最小比例尺。图层的最小比例尺决定显示该图层的地图比例尺范围，即只有当地图的比例尺大于图层的最小比例尺时，该图层才在地图中显示。图层的级别越高，最小比例尺就越大，从而实现随着地图的放大更加精细的渠道、田块和闸门才逐渐显示的效果。图层最小比例尺的设定采用人工校对法，设定原则是保证任意比例尺下GIS要素的密度相近，并能清晰地表达地理信息。

另外，本发明实施例的数字灌区GIS要素的分级显示方法的其它构成以及作用对于本领域的技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。

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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims

1.一种数字灌区GIS要素的分级显示方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取需分级显示的所有田块的用水量信息；

S2：计算所有渠道的输水量信息，其中，毛渠的输水量等于与之连接的田块的用水量，当多条毛渠同时与一个田块连接时，水量均分给所有毛渠；在渠道的分支处，干渠的输水量等于所有支渠输水量的和；

S3：设定所有渠道和闸门的级别信息，包括：

S301：设定主渠道级别为A，其中，A为常数；

S302：在渠道的分支处，当支渠的起点设置有闸门时，所述支渠的级别等于干渠的级别增加B，其中，B为常数；

S303：在渠道的分支处，当支渠的起点未设置有闸门时，当支渠输水量大于干渠输水量的C％时，支渠的级别等于干渠的级别，其中，C∈(0，100)；否则，支渠的级别等于干渠的级别增加B；

S4：合并田块并设定田块的级别信息，包括：

S401：设定原始田块的级别等于与之连接的毛渠的级别，当存在级别不同的多条毛渠同时与一个田块连接时，所述田块的级别设为其中的最小值；

S402：对于一条N级渠道，与该渠道的N+B级支渠连接的所有N+B级田块合并成一个大田块，合并后的田块的级别是N，合并后的N级田块如果存在孤立区域，当孤立区域的面积小于所述N级田块总面积的D％时，忽略所述孤立区域，其中，D∈(0，100)；

S5：将级别相同的所有GIS要素组织为一个图层，图层的级别与GIS要素的级别相同，其中，所述GIS要素包括渠道、田块和闸门。

2.根据权利要求1所述的数字灌区GIS要素的分级显示方法，其特征在于，所述田块的用水量信息通过田块面积与作物灌溉定额的乘积估算，其中，所述作物灌溉定额表征作物生长周期内的总需水量。

3.根据权利要求1所述的数字灌区GIS要素的分级显示方法，其特征在于，所述步骤S2中所有渠道的输水量按照从下游到上游、从支渠到干渠的顺序逐步计算的。

4.根据权利要求1所述的数字灌区GIS要素的分级显示方法，其特征在于，所述步骤S4中，按照渠道级别数从大到小的顺序，逐步完成所有渠道级别下的田块的合并与分级。