CN108090164A - 一种流域大尺度计算海量网格的编码方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流域大尺度计算海量网格的编码方法。对流域大尺度复杂河道干支流、河道走向通过网格编码进行区分，再按网格的空间拓扑关系进行统一编号，有助于在现有网格绘制技术方法受计算机硬件内存限制的情况下实现一次性完成海量网格的绘制。本发明实现了简单高效的大尺度海量网格的编码，为基于规则网格的大尺度海量网格绘制提供技术支撑。

Description

一种流域大尺度计算海量网格的编码方法

技术领域

本发明属于流体力学和环境模拟领域，涉及一种流域大尺度计算海量网格的编码方法，具体涉及一种基于流域大尺度环境模拟或流体计算时的海量网格的编码方法，以支撑流域大尺度复杂河网的网格绘制。

背景技术

在大尺度计算过程中，常常采用网格剖分技术将河面数据离散化，以离散网格点作为连续控制点进行数值计算。为了提高河网搜索效率，常常涉及到河网拓扑关系计算以及部分河网搜索等操作，需要对河网进行编码处理。现有的河网编码体系较少，且结构过于单一，不能清楚准确地确定单个网格之间的关系，在不同块、网格的拼接上缺乏有效的拼接依据，不适用于复杂河网的准确计算。部分学者采取多位数字进行河网编码，在实际计算中体系单一。既不能依据网格编码区分干支流、也无法满足实际情况中干支流因河道特点不同导致网格差异的需求；没有表现出河道走向，无法反映河道的实际情况，继而影响数值计算的准确性；河段与河段的相对位置、河段内部网格与网格的相互关系不够直观明显，大大增加了实际运算中的计算量，从而影响计算效率。为了对流域大尺度内数值计算网格进行更加详细准确的绘制，当前迫切需要一套干支流、河流走向划分明显，河段网格与网格、边与边位置关系直观清晰，从宏观角度结构完整统一的网格编码技术。

发明内容

针对复杂流域大尺度高精度海量网格绘制问题，本发明提出一种流域大尺度计算海量网格的编码方法，基于现有成熟的二维规则网格绘制和编码方法，对河网进行分段处理，分别绘制二维网格，通过整编和一维化技术形成区域内的高精度一维化网格，实现一次性完成海量网格的绘制。

为了实现上述目的，其技术解决方案为：

一种流域大尺度计算海量网格的编码方法，包括：

步骤1，对研究范围内的河道关系进行识别，划分出河道的主干支流、并依据河道的长度对河道进行分段处理和编号，本步骤具体为：

步骤1-1，流域水系体结构和边界的识别：应用流域的DEM数据，提取流域水系，获得流域水系结构层River，基于具有高分辨率的遥感影像数据，识别水系结构层River中的流域边界范围层River_bd；

步骤1-2，水系河道的分段编码包括前缀R和编号：在水系边界范围层River_bd中找出需要计算的河道，按照主干支流的入汇相交关系，从上游到下游，将河道分为不同编号的河段；其中，主干河道的干支流河网从上游到下游，以主干支流河道的入汇交点为节点；干流河道按照从上游到下游的顺序依次编号，节点处，按照支流河道从入汇交点到支流的上游边界，从下游到上游的顺序依次编号；支流的干支流编号规则参照主干河道的干支流编号规则；

步骤1-3，以河段的主流流向为依据进行分块河段走向的编码；

步骤1-4，按照分块河段的相邻关系为依据进行分块河段相对位置的编码；

步骤1-5，按照分块河段边界边的空间关系为依据进行分块河段边界边的编码；

步骤2，利用网格绘制工具，按河段分别绘制流域范围内不同区段的二维网格，得到每个河段的二维网格编码，所绘制的网格信息包括网格编码(i，j)和WGS 84/UTM zone49N坐标系的网格坐标(x,y)，并将河道地形高程通过插值计算赋值给网格点，得到每个网格点的高程值z；

步骤3，将河段的二维网格进行统一编码，得到全河道的二维网格编码(I，J)；

步骤4，根据不同河段之间的相邻关系、河段走向及河段范围，对河段二维网格进行统一的一维编号，实现所有分开网格的统一整编。

在上述的流域大尺度计算海量网格的编码方法，所述分块河段走向的编码规则为：当河段主流水流方向沿着I方向增大则河段类型为n₁，沿着I方向减小则河段类型为n₂，河段主流水流方向沿着J方向增大则河段类型为n₃，沿着J方向减少则河段类型为n₄，河段为干支流的交汇段则河段类型为n₅，其中n₁，n₂，n₃，n₄，n₅分别取互不相等的整数。

在上述的流域大尺度计算海量网格的编码方法，所述分块河段相对位置的编码规则为：在WGS 84/UTM zone 49N坐标系中，当河段在相邻河段的左边则河段类型为m₁，当河段在相邻河段的右边则河段类型为m₂，当河段在相邻河段的下方则河段类型为m₃，当河段在相邻河段的上方则河段类型为m₄，若不存在相邻河段，则为m₅，其中m₁，m₂，m₃，m₄，m₅分别取互不相等的整数。

在上述的流域大尺度计算海量网格的编码方法，所述分块河段边界边的编码规则为：分块河段左边界边的类型为k₁，分块河段右边界边的类型为k₂，分块河段下边界边的类型k₃，分块河段上边界边的类型k₄，若不存在相邻边界边，则为k₅，其中k₁，k₂，k₃，k₄，k₅分别取互不相等的整数。

在上述的流域大尺度计算海量网格的编码方法，所述步骤2中各个河段二维网格的绘制时，相邻的河段在相交边处保持重合；河段的二维网格沿着主流方向为i方向，垂直主流方向为j方向，i沿河段上游至下游增大，j沿河段右岸至左岸增大，河段上游边界右岸的第一个网格编号为(1,1)；分别沿i、j方向，采用(i,j)对其他网格依次连续编号；计算干湿网格判断变量MFS，若x*y*z不为0，表示网格为河道内网格，则设定MFS＝1；否则MFS＝0。

在上述的流域大尺度计算海量网格的编码方法，所述步骤3中对河段的二维网格进行统一编码，得到全河道的二维网格编码(I，J)包括：I方向的统一编码，以干流河段从上游到下游，依次检索I，每跨过一个I，整体I增加1，直至河道的最下游边界为止；J方向的统一编码，根据河段关系，找出所有河段中相对位置的编码为m₃与m₄的所有河段，确定河段相对位置的编码为m₃和m₄的所有河段的最小J和最大J所在的河段；以编码为m₃的最小J为整体河道的最小J＝1，以编码为m₄的最大J为整体河道的最大J＝JM，从编码为m₃的最小J所在的河段J＝1开始，沿着J方向向上搜索，每跨过一个J，则整体J增加1，直至搜索到编码为m₄的最大J所在的河段为止。

在上述的流域大尺度计算海量网格的编码方法，所述步骤4河道二维网格的一维化编码包括以下步骤：

步骤4-1，整编二维网格的一维化：按照二维化的整体网格编号和MFS值，对二维网格进行一维化整编；当河段走向类型为n₁和n₅时，以二维化的整体网格的起点(1,1)为扫描起点，首先确定i方向不变，从j＝1开始沿着j方向扫描，若扫描的网格MFS＝1，则整体编号加1，网格编号以1为步长逐渐递增；当扫描到j的最大位置JM时，扫描起点调到i＝2，j＝1处，继续沿着j方向扫描，当扫描到网格MFS＝1时，网格编号在之前的基础上继续以1为步长递增，依此类推，直到完成到对IM的扫描为止；当河段走向的类型为n₃时，以二维化的整体网格的起点(1,1)为扫描起点，首先确定j方向不变，从i＝1开始沿着i方向扫描，若扫描的网格MFS＝1，则整体编号加1，网格编号以1为步长逐渐递增；当扫描到i的最大位置IM时，扫描起点调到j＝2，i＝1处，继续沿着i方向扫描，当扫描到网格MFS＝1时，网格编号在之前的基础上继续以1为步长递增，依此类推，直到完成到对JM的扫描为止；当河段走向的类型为n₂时，以二维化的整体网格的起点(IM,1)为扫描起点，首先确定i方向不变，从j＝1开始沿着j方向扫描，若扫描的网格MFS＝1，则整体编号加1，网格编号以1为步长逐渐递增；当扫描到j的最大位置JM时，扫描起点调到i＝IM-1，j＝1处，继续沿着j方向扫描，当扫描到的网格MFS＝1时，网格编号在之前的基础上继续以1为步长递增，依此类推，直到完成到对I＝1的扫描为止；当河段走向的类型为n₄时，以二维化的整体网格的起点(IM,JM)为扫描起点，首先确定j方向不变，从i＝IM开始沿着i方向扫描，若扫描的网格MFS＝1，则整体编号加1，网格编号以1为步长逐渐递增；当扫描到i＝1时，扫描起点调到j＝JM-1，i＝IM处，继续沿着i方向扫描，当扫描到的网格MFS＝1时，网格编号在之前的基础上继续以1为步长递增，依此类推，直到完成到对J＝1的扫描为止；

步骤4-2，建立一维网格关系表：基于二维网格的相互关系，在一维化整编的过程中，建立一维化网格关系；一维网格编号(ij)对应二维网格中的i和j；与相邻一维网格(ij)的4个网格的编码规则为：当网格在一维网格(ij)的左边则网格类型为ij1，当网格在一维网格(ij)的右边则网格类型为ij2，当网格在一维网格(ij)的下方则网格类型为ij3，当网格在一维网格(ij)的上方则网格类型为ij4；其中，ij1为二维网格(i-1，j)的一维网格编号；ij2为二维网格(i+1，j)的一维网格编号；ij3为二维网格(i，j-1)的一维网格编号；ij4为二维网格(i，j+1)的一维网格编号；若不存在相邻网格，则为0。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)通过对流域复杂河网进行分段编码，区分河道的干支流及河道走向，得到精细的河网关系，可以实现网格的分段绘制，为大尺度流域计算海量网格的一次性绘制提供了技术支撑；

(2)根据河段走向类型将二维网格进行一维化编码，有效的区分了复杂河网的二维网格，避免了一维网格编码的重复。

附图说明

图1为本发明一种流域大尺度计算海量网格的编码方法的流程图。

图2为以长江干流、乌江和澎溪河等两条支流为实施例的河道分段编码规则。

图3为以长江干流、乌江和澎溪河等两条支流为实施例的分段绘制的二维规则网格。

图4为以长江干流、乌江和澎溪河等两条支流为实施例的河段二维网格整体i,j编码。

图5为以长江干流、乌江和澎溪河等两条支流为实施例的河段整体一维化编码过程。

图6为以长江干流、乌江和澎溪河等两条支流为实施例的河段二维网格关系与一维化网格关系。

图7为以长江干流、乌江和澎溪河等两条支流为实施例绘制的一维化的网格。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

一种流域大尺度计算海量网格的编码方法，包括：

步骤1，对研究范围内的河道关系进行识别，划分出河道的主干支流、并依据河道的长度对河道进行分段处理和编号，本步骤具体为：

步骤1-1，流域水系体结构和边界的识别：应用流域的DEM数据，提取流域水系，获得流域水系结构层River，识别水系结构层River中的流域边界范围层River_bd；

步骤1-2，水系河道的分段编码：在水系边界范围层River_bd中找出需要计算的河道，按照主干支流的入汇相交关系，从上游到下游，将河道分为不同编号的河段；其中，主干河道的干支流河网从上游到下游，以主干支流河道的入汇交点为节点；干流河道按照从上游到下游的顺序依次编号，节点处，按照支流河道从入汇交点到支流的上游边界，从下游到上游的顺序依次编号；支流的干支流编号规则参照主干河道的干支流编号规则；

步骤1-3，以河段的主流流向为依据进行分块河段走向的编码；

步骤1-4，按照分块河段的相邻关系为依据进行分块河段相对位置的编码；

步骤1-5，按照分块河段边界边的空间关系为依据进行分块河段边界边的编码；

步骤2，利用网格绘制工具，按河段分别绘制流域范围内不同区段的二维网格，得到每个河段的二维网格编码，所绘制的网格信息包括网格编码(i，j)和WGS 84/UTM zone49N坐标系的网格坐标(x，y)，并将河道地形高程通过插值计算赋值给网格点，得到每个网格点的高程值z，其中，i和j分别延x，y正方向逐渐增大。

步骤3，将河段的二维网格进行统一编码，得到全河道的二维网格编码(I，J)；

步骤4，根据不同河段之间的相邻关系、河段走向及河段范围，对河段二维网格进行统一的一维编号，实现所有分开网格的统一整编。

其中，所述分块河段走向的编码规则为：当河段主流水流方向沿着I方向增大则河段类型为n₁，沿着I方向减小则河段类型为n₂，河段主流水流方向沿着J方向增大则河段类型为n₃，沿着J方向减少则河段类型为n₄，河段为干支流的交汇段则河段类型为n₅，其中n₁，n₂，n₃，n₄，n₅分别取互不相等的整数。

其中，所述分块河段相对位置的编码规则为：在WGS 84/UTM zone 49N坐标系中，当河段在相邻河段的左边则河段类型为m₁，当河段在相邻河段的右边则河段类型为m₂，当河段在相邻河段的下方则河段类型为m₃，当河段在相邻河段的上方则河段类型为m₄，若不存在相邻河段，则为m₅，其中m₁，m₂，m₃，m₄，m₅分别取互不相等的整数。

其中，所述分块河段边界边的编码规则为：分块河段左边界边的类型为k₁，分块河段右边界边的类型为k₂，分块河段下边界边的类型k₃，分块河段上边界边的类型k₄，若不存在相邻边界边，则为k₅，其中k₁，k₂，k₃，k₄，k₅分别取互不相等的整数。

其中，所述步骤2中各个河段二维网格的绘制方法为：河段的二维网格沿着主流方向为i方向，垂直主流方向为j方向，i沿河段上游至下游增大，j沿河段右岸至左岸增大，河段上游边界右岸的第一个网格编号为(1,1)；分别沿i、j方向，采用(i，j)对其他网格依次连续编号；计算干湿网格判断变量MFS，若x*y*z不为0，则设定MFS＝1；否则MFS＝0。

其中，所述步骤3中对河段的二维网格进行统一编码，得到全河道的二维网格编码(I，J)包括：I方向的统一编码，以干流河段从上游到下游，依次检索I，每跨过一个I，整体I增加1，直至河道的最下游边界为止；J方向的统一编码，根据河段关系，找出所有河段中相对位置的编码为m₃与m₄的所有河段，确定河段相对位置的编码为m₃和m₄的所有河段的最小J和最大J所在的河段；以编码为m₃的最小J为整体河道的最小J＝1，以编码为m₄的最大J为整体河道的最大J＝JM，从编码为m₃的最小J所在的河段J＝1开始，沿着J方向向上搜索，每跨过一个J，则整体J增加1，直至搜索到编码为m₄的最大J所在的河段为止。

其中，所述步骤4河道二维网格的一维化编码包括以下步骤：

步骤4-1，整编二维网格的一维化：按照二维化的整体网格编号和MFS值，对二维网格进行一维化整编；当河段走向类型为n₁和n₅时，以二维化的整体网格的起点(1,1)为扫描起点，首先确定i方向不变，从j＝1开始沿着j方向扫描，若扫描的网格MFS＝1，则整体编号加1，网格编号以1为步长逐渐递增；当扫描到j的最大位置JM时，扫描起点调到i＝2，j＝1处，继续沿着j方向扫描，当扫描到网格MFS＝1时，网格编号在之前的基础上继续以1为步长递增，依此类推，直到完成到对IM的扫描为止；当河段走向的类型为n₃时，以二维化的整体网格的起点(1,1)为扫描起点，首先确定j方向不变，从i＝1开始沿着i方向扫描，若扫描的网格MFS＝1，则整体编号加1，网格编号以1为步长逐渐递增；当扫描到i的最大位置IM时，扫描起点调到j＝2，i＝1处，继续沿着i方向扫描，当扫描到网格MFS＝1时，网格编号在之前的基础上继续以1为步长递增，依此类推，直到完成到对JM的扫描为止；当河段走向的类型为n₂时，以二维化的整体网格的起点(IM,1)为扫描起点，首先确定i方向不变，从j＝1开始沿着j方向扫描，若扫描的网格MFS＝1，则整体编号加1，网格编号以1为步长逐渐递增；当扫描到j的最大位置JM时，扫描起点调到i＝IM-1，j＝1处，继续沿着j方向扫描，当扫描到的网格MFS＝1时，网格编号在之前的基础上继续以1为步长递增，依此类推，直到完成到对I＝1的扫描为止；当河段走向的类型为n₄时，以二维化的整体网格的起点(IM,JM)为扫描起点，首先确定j方向不变，从i＝IM开始沿着i方向扫描，若扫描的网格MFS＝1，则整体编号加1，网格编号以1为步长逐渐递增；当扫描到i＝1时，扫描起点调到j＝JM-1，i＝IM处，继续沿着i方向扫描，当扫描到的网格MFS＝1时，网格编号在之前的基础上继续以1为步长递增，依此类推，直到完成到对J＝1的扫描为止；

步骤4-2，建立一维网格关系表：基于二维网格的相互关系，在一维化整编的过程中，建立一维化网格关系；一维网格编号(ij)对应二维网格中的i和j；与相邻一维网格(ij)的4个网格的编码规则为：当网格在一维网格(ij)的左边则网格类型为ij1，当网格在一维网格(ij)的右边则网格类型为ij2，当网格在一维网格(ij)的下方则网格类型为ij3，当网格在一维网格(ij)的上方则网格类型为ij4；其中，ij1为二维网格(i-1，j)的一维网格编号；ij2为二维网格(i+1，j)的一维网格编号；ij3为二维网格(i，j-1)的一维网格编号；ij4为二维网格(i，j+1)的一维网格编号；若不存在相邻网格，则为0。

基于上述方法，三峡库区长江干流、乌江和澎溪河等两条支流的网格绘制如下所示：

(一)河网分段编码

基于实际河网关系，概化识别出河网边界及其相互关系。如图2中，为三峡库区长江干流、乌江和澎溪河等两条支流。根据水系河道的分段编码方法将长江干支流依次编码为R1～R13。

(二)分段二维网格的统一编码

①分段二维规则网格绘制：在delft3d中，分别绘制各个河段的二维规则网格。所绘制的二维规则网格，其i，j编码保证河段的二维规则网格编号从上游到下游，沿着主流方向为i方向，垂直主流方向为j方向，河道上游边界右岸的第一个网格编号为(1,1)，依次编号，如图3所示。各河段网格保证一条边重合，设定IM_Rk,JM_Rk(Rk为河段编码)为每个河段的二维网格的i，j方向的最大值。绘制的二维网格信息包括网格编码(i，j)和WGS 84/UTMzone 49N坐标系的网格坐标(x,y)，并将河道地形高程通过插值计算赋值给网格点，得到每个网格点的高程值z。

②二维网格的统一编码：

1)i整编：沿着干流方向，从干流I＝1开始进行i方向的整编。图4中，干流的R1河段起始i为I1，终止i为I2，I2＝IM_R1；则与R1相交的汇流河段R2，其整体河段编码i＝i_ini+I2-1，其中i_ini为河段R2中原始网格的i编号。依此类推，获得每个河段的i在整体编码中的编号。

2)j整编：将每个河段的编号为(1,1)至(IM,JM)的网格进行整编，使其具有连续的i，j编号。图4中，乌江河段R3最大的J为JM_R3，以J1(J1＝1)为起始，从乌江向干流沿着J方向搜索，每跨过一个J，整体编码J+1，直至计算区域检索完成。如乌江与干流重合边的整体编号为J2，J2＝JM_R3。澎溪河与干流重合的边的整体编号为J3，J3＝JM_R5。

如图4所示，整编后的二维网格的最大值i，j为I6，J8；在(1,1)至(I6，J8)中，大部分区域为灰色区域，这些灰色区域不是有效地河道网格单元，大量的灰色区域的存在会降低计算效率。为识别灰色区域(干网格)和河道区域内网格(湿网格)，在二维整编过程中，采用干湿网格判断MFS，若网格为原河段网格(x*y*z值大于0)，则MFS为1，否则为0。

(三)整体二维网格的一维化编码

①规则网格一维化整编：

在河段编号和整体二维i，j整编的基础上，对网格进行一维化整编，以剔除不参与计算的网格单元。图5中，当河段走向类型为n₁和n₅时，以二维化的整体网格的起点(1,1)为扫描起点，首先确定i方向不变，从j＝1开始沿着j方向扫描，若扫描的网格MFS＝1，则整体编号加1，网格编号以1为步长逐渐递增；当扫描到j的最大位置JM时，扫描起点调到i＝2，j＝1处，继续沿着j方向扫描，当扫描到网格MFS＝1时，网格编号在之前的基础上继续以1为步长递增，依此类推，直到完成到对IM的扫描为止。当河段走向的类型为n₃时，以二维化的整体网格的起点(1,1)为扫描起点，首先确定j方向不变，从i＝1开始沿着i方向扫描，若扫描的网格MFS＝1，则整体编号加1，网格编号以1为步长逐渐递增；当扫描到i的最大位置IM时，扫描起点调到j＝2，i＝1处，继续沿着i方向扫描，当扫描到网格MFS＝1时，网格编号在之前的基础上继续以1为步长递增，依此类推，直到完成到对JM的扫描为止。当河段走向的类型为n₂时，以二维化的整体网格的起点(IM,1)为扫描起点，首先确定i方向不变，从j＝1开始沿着j方向扫描，若扫描的网格MFS＝1，则整体编号加1，网格编号以1为步长逐渐递增；当扫描到j的最大位置JM时，扫描起点调到i＝IM-1，j＝1处，继续沿着j方向扫描，当扫描到的网格MFS＝1时，网格编号在之前的基础上继续以1为步长递增，依此类推，直到完成到对I＝1的扫描为止。当河段走向的类型为n₄时，以二维化的整体网格的起点(IM,JM)为扫描起点，首先确定j方向不变，从i＝IM开始沿着i方向扫描，若扫描的网格MFS＝1，则整体编号加1，网格编号以1为步长逐渐递增；当扫描到i＝1时，扫描起点调到j＝JM-1，i＝IM处，继续沿着i方向扫描，当扫描到的网格MFS＝1时，网格编号在之前的基础上继续以1为步长递增，依此类推，直到完成到对J＝1的扫描为止。一维化后的网格，只保留了MFS＝1的河道网格，网格之间成1的递增关系。

②一维化网格关系建立：

基于二维网格的相互关系，在一维化整编的过程中，建立一维化网格关系，如图6所示。一维网格编号(ij)对应二维网格中的i和j。与相邻一维网格(ij)的4个网格的编码规则为：当网格在一维网格(ij)的左边则网格类型为ij1，当网格在一维网格(ij)的右边则网格类型为ij2，当网格在一维网格(ij)的下方则网格类型为ij3，当网格在一维网格(ij)的上方则网格类型为ij4。其中，ij1为二维网格(i-1，j)的一维网格编号；ij2为二维网格(i+1，j)的一维网格编号；ij3为二维网格(i，j-1)的一维网格编号；ij4为二维网格(i，j+1)的一维网格编号。若不存在相邻网格，则为0。

基于上述过程，绘制的一维化三峡库区长江干流、乌江和澎溪河的网格如图7所示。

Claims (7)

1.一种流域大尺度计算海量网格的编码方法，其特征在于，包括：

步骤1，对研究范围内的河道关系进行识别，划分出河道的主干支流、并依据河道的长度对河道进行分段处理和编号，本步骤具体为：

步骤1-1，流域水系体结构和边界的识别：应用流域的DEM数据，提取流域水系，获得流域水系结构层，识别水系结构层中的流域边界范围层；

步骤1-2，水系河道的分段编码：在水系边界范围层中找出需要计算的河道，按照主干支流的入汇相交关系，从上游到下游，将河道分为不同编号的河段；其中，主干河道的干支流河网从上游到下游，以主干支流河道的入汇交点为节点；干流河道按照从上游到下游的顺序依次编号，节点处，按照支流河道从入汇交点到支流的上游边界，从下游到上游的顺序依次编号；支流的干支流编号规则参照主干河道的干支流编号规则；

步骤1-3，以河段的主流流向为依据进行分块河段走向的编码；

步骤1-4，按照分块河段的相邻关系为依据进行分块河段相对位置的编码；

步骤1-5，按照分块河段边界边的空间关系为依据进行分块河段边界边的编码；

步骤2，利用网格绘制工具，按河段分别绘制流域范围内不同区段的二维网格，得到每个河段的二维网格编码，所绘制的网格信息包括网格编码(i，j)和WGS 84/UTM zone 49N坐标系的网格坐标(x,y)，并将河道地形高程通过插值计算赋值给网格点，得到每个网格点的高程值z；

步骤3，将河段的二维网格进行统一编码，得到全河道的二维网格编码(I，J)；

步骤4，根据不同河段之间的相邻关系、河段走向及河段范围，对河段二维网格进行统一的一维编号，实现所有分开网格的统一整编。

2.根据权利要求1所述的流域大尺度计算海量网格的编码方法，其特征在于，所述分块河段走向的编码规则为：当河段主流水流方向沿着I方向增大则河段类型为n₁，沿着I方向减小则河段类型为n₂，河段主流水流方向沿着J方向增大则河段类型为n₃，沿着J方向减少则河段类型为n₄，河段为干支流的交汇段则河段类型为n₅，其中n₁，n₂，n₃，n₄，n₅分别取互不相等的整数。

3.根据权利要求2所述的流域大尺度计算海量网格的编码方法，其特征在于，所述分块河段相对位置的编码规则为：在WGS 84/UTM zone 49N坐标系中，当河段在相邻河段的左边则河段类型为m₁，当河段在相邻河段的右边则河段类型为m₂，当河段在相邻河段的下方则河段类型为m₃，当河段在相邻河段的上方则河段类型为m₄，若不存在相邻河段，则为m₅，其中m₁，m₂，m₃，m₄，m₅分别取互不相等的整数。

4.根据权利要求3所述的流域大尺度计算海量网格的编码方法，其特征在于，所述分块河段边界边的编码规则为：分块河段左边界边的类型为k₁，分块河段右边界边的类型为k₂，分块河段下边界边的类型k₃，分块河段上边界边的类型k₄，若不存在相邻边界边，则为k₅，其中k₁，k₂，k₃，k₄，k₅分别取互不相等的整数。

5.根据权利要求4所述的流域大尺度计算海量网格的编码方法，其特征在于，所述步骤2中各个河段二维网格的绘制方法为：河段的二维网格沿着主流方向为i方向，垂直主流方向为j方向，i沿河段上游至下游增大，j沿河段右岸至左岸增大，河段上游边界右岸的第一个网格编号为(1,1)；分别沿i、j方向，采用(i,j)对其他网格依次连续编号；计算干湿网格判断变量MFS，若x*y*z不为0，表示网格为河道内网格，则设定MFS＝1；否则MFS＝0。

6.根据权利要求5所述的流域大尺度计算海量网格的编码方法，其特征在于，所述步骤3中对河段的二维网格进行统一编码，得到全河道的二维网格编码(I，J)包括：I方向的统一编码，以干流河段从上游到下游，依次检索I，每跨过一个I，整体I增加1，直至河道的最下游边界为止；J方向的统一编码，根据河段关系，找出所有河段中相对位置的编码为m₃与m₄的所有河段，确定河段相对位置的编码为m₃和m₄的所有河段的最小J和最大J所在的河段；以编码为m₃的最小J为整体河道的最小J＝1，以编码为m₄的最大J为整体河道的最大J＝JM，从编码为m₃的最小J所在的河段J＝1开始，沿着J方向向上搜索，每跨过一个J，则整体J增加1，直至搜索到编码为m₄的最大J所在的河段为止。

7.根据权利要求6所述的流域大尺度计算海量网格的编码方法，其特征在于，所述步骤4河道二维网格的一维化编码包括以下步骤：

步骤4-1，整编二维网格的一维化：按照二维化的整体网格编号和MFS值，对二维网格进行一维化整编；当河段走向类型为n₁和n₅时，以二维化的整体网格的起点(1,1)为扫描起点，首先确定i方向不变，从j＝1开始沿着j方向扫描，若扫描的网格MFS＝1，则整体编号加1，网格编号以1为步长逐渐递增；当扫描到j的最大位置JM时，扫描起点调到i＝2，j＝1处，继续沿着j方向扫描，当扫描到网格MFS＝1时，网格编号在之前的基础上继续以1为步长递增，依此类推，直到完成到对IM的扫描为止；当河段走向的类型为n₃时，以二维化的整体网格的起点(1,1)为扫描起点，首先确定j方向不变，从i＝1开始沿着i方向扫描，若扫描的网格MFS＝1，则整体编号加1，网格编号以1为步长逐渐递增；当扫描到i的最大位置IM时，扫描起点调到j＝2，i＝1处，继续沿着i方向扫描，当扫描到网格MFS＝1时，网格编号在之前的基础上继续以1为步长递增，依此类推，直到完成到对JM的扫描为止；当河段走向的类型为n₂时，以二维化的整体网格的起点(IM,1)为扫描起点，首先确定i方向不变，从j＝1开始沿着j方向扫描，若扫描的网格MFS＝1，则整体编号加1，网格编号以1为步长逐渐递增；当扫描到j的最大位置JM时，扫描起点调到i＝IM-1，j＝1处，继续沿着j方向扫描，当扫描到的网格MFS＝1时，网格编号在之前的基础上继续以1为步长递增，依此类推，直到完成到对I＝1的扫描为止；当河段走向的类型为n₄时，以二维化的整体网格的起点(IM,JM)为扫描起点，首先确定j方向不变，从i＝IM开始沿着i方向扫描，若扫描的网格MFS＝1，则整体编号加1，网格编号以1为步长逐渐递增；当扫描到i＝1时，扫描起点调到j＝JM-1，i＝IM处，继续沿着i方向扫描，当扫描到的网格MFS＝1时，网格编号在之前的基础上继续以1为步长递增，依此类推，直到完成到对J＝1的扫描为止；

步骤4-2，建立一维网格关系表：基于二维网格的相互关系，在一维化整编的过程中，建立一维化网格关系；一维网格编号(ij)对应二维网格中的i和j；与相邻一维网格(ij)的4个网格的编码规则为：当网格在一维网格(ij)的左边则网格类型为ij1，当网格在一维网格(ij)的右边则网格类型为ij2，当网格在一维网格(ij)的下方则网格类型为ij3，当网格在一维网格(ij)的上方则网格类型为ij4；其中，ij1为二维网格(i-1，j)的一维网格编号；ij2为二维网格(i+1，j)的一维网格编号；ij3为二维网格(i，j-1)的一维网格编号；ij4为二维网格(i，j+1)的一维网格编号；若不存在相邻网格，则为0。