CN110472260B - 一种基于涡旋参数的流域地形截留区域确定方法及系统 - Google Patents

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CN110472260B CN201810448754.1A CN201810448754A CN110472260B CN 110472260 B CN110472260 B CN 110472260B CN 201810448754 A CN201810448754 A CN 201810448754A CN 110472260 B CN110472260 B CN 110472260B
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Abstract

本发明涉及一种基于涡旋参数的流域地形截留区域确定方法及系统，所述方法包括：将待分析流域的数字高程模型的网格与待分析流域的数值天气预报模型的网格相匹配确定待分析流域的数值天气预报模型网格中包含的待分析流域的数字高程模型网格，根据待分析流域的数值天气预报模型网格的土地利用类型确定数值天气预报模型网格包含的数字高程模型网格中的待定截留区域网格，并根据所述待定截留区域网格的垂直涡度和地表高程变化矢量的Y轴分量在Z轴的偏导数确定所述待定截留区域网格中的截留区域网格；采用本发明的技术方案基于流域数字高程模型进行地形特征分析，并引入高分辨率的数值天气预报，能够有效得到待分析流域地形高精确度的地形特征。

Description

一种基于涡旋参数的流域地形截留区域确定方法及系统
技术领域
本发明涉及地形特征分析领域，具体涉及一种基于涡旋参数的流域地形截留区域确定方法及系统。
背景技术
水文模拟研究及相关领域中，由DEM(Digital Elevation Model)提取地形特征的研究大约始于20世纪60年代，研究的高峰期出现在80～90年代前后；关于流域特征信息的提取与分类研究中，80年代之前的工作范畴主要局限于分水线和山谷的识别与提取；之后的十年间，技术水平的显著发展使得河网、流域边界以及子流域划分日渐成熟；近年来，水文模拟及相关领域研究的重点工作又由以往提取单一性流域地形特征，即流域中所有面元的特征构成整体流域唯一性特征，如河网、分水线等，转到了分布式子流域特征(distributed subcatchment properties)的提取研究，即流域控制范围内的每个面元的特征取值都可以依照自身测绘、地质工作给出的等客观量予以定义，可以通过数据降维以求得整个流域的代表性取值，例如子流域长度、坡度、坡向、河网密度等具体特征指标量的研究分析以及实际计算。
关于分布式子流域特征的计算方法较多，包括现有的基于谷点识别的方法，该方法存在会生出许多不连续的河道片段的问题，产生非单网格宽的河网，使用该方法提取的河网有可能在其垂直于水流方向上占有2个或2个以上的网格，影响地形特征分析结果精确性；目前，应用最广泛的方法仍然是提取流域特征的TOPAZ(TopograghicParameterization)方法，该方法中生成河网采用的是D8法，该方法难以得到流域的精细化地形特征，以及高分辨率的降雨预报。
发明内容
本发明提供一种基于涡旋参数的流域地形截留区域确定方法及系统，其目的是利用流域的数字高程模型和流域的数值天气预报模型将待分析流域网格化，并基于网格的土地利用类型和网格的涡旋参数确定待分析流域的截留特征区域，从而得到精确的流域截留特征区域的地形特征信息。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种基于涡旋参数的流域地形截留区域确定方法，其改进之处在于，所述方法包括：
将待分析流域的数字高程模型的网格与待分析流域的数值天气预报模型的网格相匹配确定待分析流域的数值天气预报模型网格中包含的待分析流域的数字高程模型网格；
根据待分析流域的数值天气预报模型网格的土地利用类型确定待分析流域的数值天气预报模型网格包含的数字高程模型网格中的待定截留区域网格；
根据所述待定截留区域网格的垂直涡度和地表高程变化矢量的Y轴分量在Z轴的偏导数确定所述待定截留区域网格中的截留区域网格。
优选地，所述根据待分析流域的数值天气预报模型网格的土地利用类型确定待分析流域的数值天气预报模型网格包含的数字高程模型网格中的待定截留区域网格，包括：
若数值天气预报模型网格的土地利用类型是山地类型，则该数值天气预报模型网格中数字高程模型网格为待定截留区域网格；
否则，该数值天气预报模型网格中数字高程模型网格为非待定截留区域网格；
所述数值天气预报模型网格的土地利用类型是山地类型的判断依据为数值天气预报模型网格内存在垂直海拔标值分量大于200的数字高程模型网格。
优选地，所述根据所述待定截留区域网格的垂直涡度和地表高程变化矢量的Y轴分量在Z轴的偏导数确定所述待定截留区域网格中的截留区域网格，包括：
以数值天气预报模型网格的西南角为原点，自西向东为X轴正方向，自南向北为Y轴正方向，海拔标值垂直升高方向为Z轴正方向建立数值天气预报模型网格的坐标系；
根据待定截留区域网格P的地表高程变化矢量
Figure GDA0003775552330000021
的Y轴分量v在X轴的偏导数
Figure GDA0003775552330000022
及待定截留区域网格P的地表高程变化矢量
Figure GDA0003775552330000023
的X轴分量u在Y轴的偏导数
Figure GDA0003775552330000024
确定待定截留区域网格P的垂直涡度
Figure GDA0003775552330000025
若
Figure GDA0003775552330000026
且待定截留区域网格P的地表高程变化矢量
Figure GDA0003775552330000027
的Y轴分量v在Z的偏导数
Figure GDA0003775552330000028
则所述待定截留区域网格P为截留网格区域。
进一步地，按下式确定所述待定截留区域网格P的垂直涡度
Figure GDA0003775552330000029
Figure GDA00037755523300000210
一种基于涡旋参数的流域地形截留区域确定系统，其改进之处在于，所述系统包括：
第一确定模块，用于将待分析流域的数字高程模型的网格与待分析流域的数值天气预报模型的网格相匹配确定待分析流域的数值天气预报模型网格中包含的待分析流域的数字高程模型网格；
第二确定模块，用于根据待分析流域的数值天气预报模型网格的土地利用类型确定待分析流域的数值天气预报模型网格包含的数字高程模型网格中的待定截留区域网格；
第三确定模块，用于根据所述待定截留区域网格的垂直涡度和地表高程变化矢量的Y轴分量在Z轴的偏导数确定所述待定截留区域网格中的截留区域网格。
优选地，所述第二确定模块，具体用于：
若数值天气预报模型网格的土地利用类型是山地类型，则该数值天气预报模型网格中数字高程模型网格为待定截留区域网格；
否则，该数值天气预报模型网格中数字高程模型网格为非待定截留区域网格；
所述数值天气预报模型网格的土地利用类型是山地类型的判断依据为数值天气预报模型网格内存在垂直海拔标值分量大于200的数字高程模型网格。
优选地，所述第三确定模块，具体用于：
以数值天气预报模型网格的西南角为原点，自西向东为X轴正方向，自南向北为Y轴正方向，海拔标值垂直升高方向为Z轴正方向建立数值天气预报模型网格的坐标系；
根据待定截留区域网格P的地表高程变化矢量
Figure GDA0003775552330000031
的Y轴分量v在X轴的偏导数
Figure GDA0003775552330000032
及待定截留区域网格P的地表高程变化矢量
Figure GDA0003775552330000033
的X轴分量u在Y轴的偏导数
Figure GDA0003775552330000034
确定待定截留区域网格P的垂直涡度
Figure GDA0003775552330000035
若
Figure GDA0003775552330000036
且待定截留区域网格P的地表高程变化矢量
Figure GDA0003775552330000037
的Y轴分量v在Z的偏导数
Figure GDA0003775552330000038
则所述待定截留区域网格P为截留网格区域。
进一步地，按下式确定所述待定截留区域网格P的垂直涡度
Figure GDA0003775552330000039
Figure GDA00037755523300000310
与最接近的现有技术相比，本发明还具有如下有益效果：
采用本发明的技术方案将待分析流域的数字高程模型的网格与待分析流域的数值天气预报模型的网格相匹配确定待分析流域的数值天气预报模型网格中包含的待分析流域的数字高程模型网格，根据待分析流域的数值天气预报模型网格的土地利用类型确定待分析流域的数值天气预报模型网格包含的数字高程模型网格中的待定截留区域网格，根据所述待定截留区域网格的垂直涡度和地表高程变化矢量的Y轴分量在Z轴的偏导数确定所述待定截留区域网格中的截留区域网格；该技术方案基于数字高程模型对待分析流域各个区域进行分析，分析覆盖范围全面；在此基础上引入高分辨率的数值天气预报，与待分析流域的所述数字高程模型匹配进行分析初步确定待定截留区域网格，减小分析干扰，有效降低分析时间，然后利用待定截留区域网格的涡旋参数确定待分析流域的截留区域网格，采用涡度、散度分析算式，考虑数字高程模型与数值天气预报模型的分辨率匹配问题，保证了地形特征分析结果的精确度，适应了水文预报与数值天气预报结合的需求；同时提高流域产流、径流分析的科学性，有助于水文模型参数率定。
附图说明
图1是本发明实施例基于涡旋参数的流域地形截留区域确定方法的流程图；
图2是本发明实施例基于涡旋参数的流域地形截留区域确定系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
随着计算机网络、GIS、遥感等现代技术在水文预报领域的推广应用，以及水文理论和方法的不断发展，流域内地理、海拔标量参数信息的应用愈发广泛、深入，为此，需要为精细化的分布式水文预报模型提供精确、可靠的网格化流域特征分析工具，从而最大限度地提高流域产流、径流分析的科学性，并将相关成果用于水文模型参数率定。采用本发明的技术方案能够耦合数值天气预报的日前格点降雨与水文预报，结合降雨落区与流域特征，从而提高流域产流、径流分析的科学性，具体包括针对数值天气预报系统日前格点降雨预报与水文预报的耦合问题，仅针对降雨落区与流域特征的匹配问题，采用相似流体运动的涡旋特征定量分析方法，对高分辨率的数字高程模型进行分析，给出典型地形截留特征分析的方法及细节，支撑高分辨率降雨预报与产流计算间的量化关系研究。
本发明提供了一种基于涡旋参数的流域地形截留区域确定方法及系统，下面进行说明。
图1示出了本发明实施例中基于涡旋参数的流域地形截留区域确定方法的流程图，如图1所示，所述方法可以包括：
101.将待分析流域的数字高程模型的网格与待分析流域的数值天气预报模型的网格相匹配确定待分析流域的数值天气预报模型网格中包含的待分析流域的数字高程模型网格；
102.根据待分析流域的数值天气预报模型网格的土地利用类型确定待分析流域的数值天气预报模型网格包含的数字高程模型网格中的待定截留区域网格；
103.根据所述待定截留区域网格的垂直涡度和地表高程变化矢量的Y轴分量在Z轴的偏导数确定所述待定截留区域网格中的截留区域网格。
所述将待分析流域的数字高程模型的网格与待分析流域的数值天气预报模型的网格相匹配之前，可以包括：
选取待分析流域的数字高程模型，设某流域(或子流域)边界为Q，数字高程模型(Digital Elevation Model，简称DEM)的水平分辨率为90m，包含坡度(Slope)、坡向(Aspect)。
本例中，DEM的数据组织表达形式采用规则矩形网格、高斯投影，水平面双轴按等间隔排列，其地形点任一点P可根据该点在DEM中的行列号及存放在该DEM文件基本信息中推算出来。
具体地，与DEM相近，数值天气预报(Numerical Weather Prediction，简称NWP)大多也采用高斯投影坐标系、等间隔规则网格。
本例中，NWP采用高斯投影坐标系、等间隔规则网格、3重嵌套，水平分辨率分别为27km×27km、9km×9km、3km×3km，用于水文预报的日前格点降雨预报分辨率选用3km×3km，确定Q内共有格点化预报信息n个。
所述确定待分析流域的数值天气预报模型网格中包含的待分析流域的数字高程模型网格，可以包括：
1)NWP及DEM在格点数据提取时，其网格边界应为同一流域边界或子流域边界Q；
2)以NWP日前格点降雨预报的3km分辨率网格为次一层级边界，对DEM给出的格点化高程信息作进一步提取，即将M个格点化高程信息按照NWP分辨率、格点数分为s组；
3)以NWP给出的网格坐标为基准，分别计算3km×3km网格内，DEM格点化高程信息的个数，设每个NWP网格(共s组)内数值高程信息的个数为Mi，按下式获取所述流域的数值天气预报模型网格包含流域的数字高程模型网格的数量M：
Figure GDA0003775552330000051
式中，S为所述数值天气预报模型网格的总数量，Mi第i个数值天气预报模型网格包含的数字高程模型网格数量；寻找格点降雨预报网格内的高程信息，即一个3*3km网格内包含了多少个高程信息格点。
所述根据待分析流域的数值天气预报模型网格的土地利用类型确定待分析流域的数值天气预报模型网格包含的数字高程模型网格中的待定截留区域网格，可以包括：
以NWP给出的网格为基准，分别确定各NWP网格内包含的DEM网格的垂直海拔标值分量，若NWP内存在垂直海拔标值分量大于200的DEM网格，则该NWP网格的土地利用类型为山地类型，及该NWP网格内包含的所有的DEM网格均确定为待定截留区域网格，否则，该NWP网格的土地利用类型为非山地类型，及该NWP网格内包含的所有的DEM网格均不会用于截留区域分析，不进行后续计算；因此，原M组NWP网格将依据此步骤，排除土地利用类型为非山地类型的NWP网格内的所有DEM网格确定待定截留区域网格的数量M’；
按下式确定待定截留区域网格的数量M’：
Figure GDA0003775552330000061
式中，r为土地利用类型是非山地的数值天气预报模型网格数量，Mj为第j个土地利用类型是非山地的数值天气预报模型网格包含的数字高程模型网格的数量。
基于上述步骤，用于流域(或子流域)范围内待定典型截留区域的网格共有M’个；
具体地，所述根据所述待定截留区域网格的垂直涡度和地表高程变化矢量的Y轴分量在Z轴的偏导数确定所述待定截留区域网格中的截留区域网格，可以包括：
以数值天气预报模型网格的西南角为原点，自西向东为X轴正方向，自南向北为Y轴正方向，海拔标值垂直升高方向为Z轴正方向建立数值天气预报模型网格的坐标系；
此坐标系下，某NWP网格内共有x×y个DEM格点化高程信息，记为P(m,n)满足水平X、Y轴方向格点数m∈[1，x]，n∈[1，y]；
根据待定截留区域网格P的地表高程变化矢量
Figure GDA0003775552330000062
的Y轴分量v在X轴的偏导数
Figure GDA0003775552330000063
及待定截留区域网格P的地表高程变化矢量
Figure GDA0003775552330000064
的X轴分量u在Y轴的偏导数
Figure GDA0003775552330000065
确定待定截留区域网格P的垂直涡度
Figure GDA0003775552330000066
具体可以包括：P(m,n)在X、Y轴方向的相邻格点分别为P(m+1,n)、P(m-1,n)、P(m,n+1)、P(m,n-1)；利用中心格点与南北向、东西向及垂直方向的海拔标值变化确定地表高程变化矢量
Figure GDA0003775552330000067
设地表高程变化矢量
Figure GDA0003775552330000071
的X轴分量为u(i,j,k)，Y轴分量为v(i,j,k)，Z轴分量为w(i,j,k)；
按下式确定网格P的涡度
Figure GDA0003775552330000072
Figure GDA0003775552330000073
含义为地形矢量化信息的旋度；其中，ξ、η、ζ分别表示i，j，k三个方向上速度矢的旋度，为标量，其中：
Figure GDA0003775552330000074
Figure GDA0003775552330000075
Figure GDA0003775552330000076
上式中，
Figure GDA0003775552330000077
为高程变化矢量
Figure GDA0003775552330000078
的Z轴分量w(i,j)在Y轴方向上的偏导数；
Figure GDA0003775552330000079
为高程变化矢量
Figure GDA00037755523300000710
的Z轴分量w(i,j)在X轴方向上的偏导数，
Figure GDA00037755523300000711
为高程变化矢量
Figure GDA00037755523300000712
的Y轴分量v(i,j)在X轴方向上的偏导数，
Figure GDA00037755523300000713
为高程变化矢量
Figure GDA00037755523300000714
的Y轴分量v(i,j)在Z轴方向上的偏导数，
Figure GDA00037755523300000715
为高程变化矢量
Figure GDA00037755523300000716
的X轴分量u(i,j)在Y轴方向上的偏导数，
Figure GDA00037755523300000717
为高程变化矢量
Figure GDA00037755523300000718
的X轴分量u(i,j)在Z轴方向上的偏导数。
根据上述公式可将涡度
Figure GDA00037755523300000719
进行转换，得到如下：
Figure GDA00037755523300000720
取垂直涡度：
Figure GDA00037755523300000721
其中，
Figure GDA00037755523300000722
的物理含义是高程变化矢量
Figure GDA00037755523300000723
的Y轴分量v(i,j)与X轴平行的边界转动的角速度，
Figure GDA00037755523300000724
的物理含义是高程变化矢量
Figure GDA00037755523300000725
的X轴分量u(i,j)与Y轴平行的边界转动的角速度。
计算待分析流域内典型截留特征，描述近似的辐合凹陷地形及辐散隆升地形，则表示地表高程矢量化信息呈辐合性下沉，判定该区域为典型截留区域：若
Figure GDA00037755523300000726
且待定截留区域网格P的地表高程变化矢量
Figure GDA0003775552330000081
的Y轴分量v在Z的偏导数
Figure GDA0003775552330000082
则所述待定截留区域网格P为截留网格区域，得到总体典型截留区域所处位置、范围，进而能够以此网格数及网格分辨率，定义本技术方案中流域(或子流域)内典型截留区域的具体所指，包括典型截留区域网格的大小、DEM格点化高程信息和土地利用类型等。
图2示出了本发明实施例基于涡旋参数的流域地形截留区域确定系统的结构示意图，如图2所示，所述系统可以包括：
第一确定模块，用于将待分析流域的数字高程模型的网格与待分析流域的数值天气预报模型的网格相匹配确定待分析流域的数值天气预报模型网格中包含的待分析流域的数字高程模型网格；
第二确定模块，用于根据待分析流域的数值天气预报模型网格的土地利用类型确定待分析流域的数值天气预报模型网格包含的数字高程模型网格中的待定截留区域网格；
第三确定模块，用于根据所述待定截留区域网格的垂直涡度和地表高程变化矢量的Y轴分量在Z轴的偏导数确定所述待定截留区域网格中的截留区域网格。
其中，所述第二确定模块，具体用于：
若数值天气预报模型网格的土地利用类型是山地类型，则该数值天气预报模型网格中所有数字高程模型网格均为待定截留区域网格；
否则，该数值天气预报模型网格中所有数字高程模型网格均为非待定截留区域网格；
所述数值天气预报模型网格的土地利用类型是山地类型的判断依据为数值天气预报模型网格内存在垂直海拔标值分量大于200的数字高程模型网格；
所述第三确定模块，具体用于：
以数值天气预报模型网格的西南角为原点，自西向东为X轴正方向，自南向北为Y轴正方向，海拔标值垂直升高方向为Z轴正方向建立数值天气预报模型网格的坐标系；
根据待定截留区域网格P的地表高程变化矢量
Figure GDA0003775552330000083
的Y轴分量v在X轴的偏导数
Figure GDA0003775552330000084
及待定截留区域网格P的地表高程变化矢量
Figure GDA0003775552330000085
的X轴分量u在Y轴的偏导数
Figure GDA0003775552330000086
确定待定截留区域网格P的垂直涡度
Figure GDA0003775552330000087
若
Figure GDA0003775552330000088
且待定截留区域网格P的地表高程变化矢量
Figure GDA0003775552330000089
的Y轴分量v在Z的偏导数
Figure GDA00037755523300000810
则所述待定截留区域网格P为截留网格区域。
具体地，按下式确定所述待定截留区域网格P的垂直涡度
Figure GDA0003775552330000091
Figure GDA0003775552330000092
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于涡旋参数的流域地形截留区域确定方法，其特征在于，所述方法包括：
将待分析流域的数字高程模型的网格与待分析流域的数值天气预报模型的网格相匹配确定待分析流域的数值天气预报模型网格中包含的待分析流域的数字高程模型网格；
根据待分析流域的数值天气预报模型网格的土地利用类型确定待分析流域的数值天气预报模型网格包含的数字高程模型网格中的待定截留区域网格；
根据所述待定截留区域网格的垂直涡度和地表高程变化矢量的Y轴分量在Z轴的偏导数确定所述待定截留区域网格中的截留区域网格。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据待分析流域的数值天气预报模型网格的土地利用类型确定待分析流域的数值天气预报模型网格包含的数字高程模型网格中的待定截留区域网格，包括：
若数值天气预报模型网格的土地利用类型是山地类型，则该数值天气预报模型网格中的数字高程模型网格为待定截留区域网格；
否则，该数值天气预报模型网格中的数字高程模型网格为非待定截留区域网格；
所述数值天气预报模型网格的土地利用类型是山地类型的判断依据为数值天气预报模型网格内存在垂直海拔标值分量大于200的数字高程模型网格。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述待定截留区域网格的垂直涡度和地表高程变化矢量的Y轴分量在Z轴的偏导数确定所述待定截留区域网格中的截留区域网格，包括：
以数值天气预报模型网格的西南角为原点，自西向东为X轴正方向，自南向北为Y轴正方向，海拔标值垂直升高方向为Z轴正方向建立数值天气预报模型网格的坐标系；
根据待定截留区域网格P的地表高程变化矢量
Figure FDA0003778318990000011
的Y轴分量v在X轴的偏导数
Figure FDA0003778318990000012
及待定截留区域网格P的地表高程变化矢量
Figure FDA0003778318990000013
的X轴分量u在Y轴的偏导数
Figure FDA0003778318990000014
确定待定截留区域网格P的垂直涡度
Figure FDA0003778318990000015
若
Figure FDA0003778318990000016
且待定截留区域网格P的地表高程变化矢量
Figure FDA0003778318990000017
的Y轴分量v在Z的偏导数
Figure FDA0003778318990000018
则所述待定截留区域网格P为截留网格区域。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，按下式确定所述待定截留区域网格P的垂直涡度
Figure FDA0003778318990000019
Figure FDA0003778318990000021
5.一种基于涡旋参数的流域地形截留区域确定系统，其特征在于，所述系统包括：
第一确定模块，用于将待分析流域的数字高程模型的网格与待分析流域的数值天气预报模型的网格相匹配确定待分析流域的数值天气预报模型网格中包含的待分析流域的数字高程模型网格；
第二确定模块，用于根据待分析流域的数值天气预报模型网格的土地利用类型确定待分析流域的数值天气预报模型网格包含的数字高程模型网格中的待定截留区域网格；
第三确定模块，用于根据所述待定截留区域网格的垂直涡度和地表高程变化矢量的Y轴分量在Z轴的偏导数确定所述待定截留区域网格中的截留区域网格。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第二确定模块，具体用于：
若数值天气预报模型网格的土地利用类型是山地类型，则该数值天气预报模型网格中的数字高程模型网格为待定截留区域网格；
否则，该数值天气预报模型网格中的数字高程模型网格为非待定截留区域网格；
所述数值天气预报模型网格的土地利用类型是山地类型的判断依据为数值天气预报模型网格内存在垂直海拔标值分量大于200的数字高程模型网格。
7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第三确定模块，具体用于：
以数值天气预报模型网格的西南角为原点，自西向东为X轴正方向，自南向北为Y轴正方向，海拔标值垂直升高方向为Z轴正方向建立数值天气预报模型网格的坐标系；
根据待定截留区域网格P的地表高程变化矢量
Figure FDA0003778318990000022
的Y轴分量v在X轴的偏导数
Figure FDA0003778318990000023
及待定截留区域网格P的地表高程变化矢量
Figure FDA0003778318990000024
的X轴分量u在Y轴的偏导数
Figure FDA0003778318990000025
确定待定截留区域网格P的垂直涡度
Figure FDA0003778318990000026
若
Figure FDA0003778318990000027
且待定截留区域网格P的地表高程变化矢量
Figure FDA0003778318990000028
的Y轴分量v在Z的偏导数
Figure FDA0003778318990000029
则所述待定截留区域网格P为截留网格区域。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，按下式确定所述待定截留区域网格P的垂直涡度
Figure FDA00037783189900000210
Figure FDA00037783189900000211
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CN106202790A (zh) * 2016-07-20 2016-12-07 中国水利水电科学研究院 一种新型的分布式河北模型构建方法及其应用
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