CN111611672B - 上游洪水信息产生系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种上游洪水信息产生系统及方法，其中上游洪水信息产生系统包含：一集水区坐标池产生模块，于接收一待测位置点时，将该待测位置点对应至一数值高程模型上，并根据该待测位置点于该数值高程模型上的位置得出一集水区坐标池；一地文分析模块，根据该集水区坐标池分析出一或多个地文信息；一雨量判断模块，根据一雨量数据与该集水区坐标池得出关联于该集水区坐标池的一集水区雨量信息；以及一上游洪水分析模块，根据该地文信息与该集水区雨量信息分析出关联于该待测位置点的一上游洪水信息。

Description

上游洪水信息产生系统及方法

技术领域

本发明涉及一种产生上游洪水信息的系统及方法，特别涉及一种产生上游洪水信息并根据该上游洪水信息发出警讯的系统及方法。

背景技术

由于地理环境的因素，每至夏秋午后，常于山间发生短延时高强度的降雨事件，其带来的雨量汇聚于山谷后所造成的洪水暴涨现象，往往使该地区人员在目视可及时已经难以撤离。例如2016年6月5日新北市坪林山区溪水暴涨，冲走6名游客，5名不幸罹难。相关影片显示事件发生前一切平静，而在事件发生前至该地区人员目视溪水瞬间暴涨中间的反应时间仅不到数分钟。另外，7月3日台中市廍子溪溪水暴涨，冲走3名幼童，也不幸造成溺毙事件。

目前“预防性措施”为避免此类灾害发生的最好方法。然而，来得急去得快的暴雨事件，往往造成人员的轻忽。因此，预先提供所在地点的上游洪水信息，对于伤亡人员的减少、救灾资源的耗损绝对有相当的帮助。

有鉴于此，目前亟需要一种可于洪水暴涨前提供上游洪水信息的方法及系统。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的一构想在于提供一种用于产生上游洪水信息的系统及方法。

本发明的另一构想在于提供一种用于产生上游洪水信息并根据该上游洪水信息发出警讯的系统及方法。

基于前述构想，本发明提供一种上游洪水信息产生系统，包含：一集水区坐标池产生模块，于接收一待测位置点时，将该待测位置点对应至一数值高程模型上，并根据该待测位置点于该数值高程模型上的位置得出一集水区坐标池；一地文分析模块，根据该集水区坐标池分析出一或多个地文信息；一雨量判断模块，根据一雨量数据与该集水区坐标池得出关联于该集水区坐标池的一集水区雨量信息；以及一上游洪水分析模块，根据该地文信息与该集水区雨量信息分析出关联于该待测位置点的一上游洪水信息。

于本发明的一优选实施例中，该待测位置点是一使用者的所在位置点或该使用者所决定的自选位置点。

于本发明的一优选实施例中，该集水区坐标池是根据预先定义的多个上游点数据而得。

于本发明的一优选实施例中，该地文信息包含一集水区坐标池面积信息、一最高点至待测位置点高差信息、一最高点至待测位置点流路距离信息、一最高点至待测位置点水平距离信息、一最远点至待测位置点坡度信息、一水路流路距离信息、一水路流路平均坡度信息其中至少一者。

于本发明的一优选实施例中，该雨量数据为雨量观测数据或雨量预测数据。

于本发明的一优选实施例中，该集水区雨量信息为该集水区坐标池的平均雨量信息。

于本发明的一优选实施例中，该集水区坐标池包含多个上游点，该集水区雨量信息包含关联于该多个上游点的多个上游点雨量信息。

于本发明的一优选实施例中，该上游洪水信息包含一待测位置点流量历线信息、一待测位置点流量增减率信息、一待测位置点流速信息、一待测位置点水深信息其中至少一者。

于本发明的一优选实施例中，进一步包含一警报模块，其根据该上游洪水信息发出一警讯至一使用者。

根据本发明的目的，再提供一种上游洪水信息产生方法，包含：接收一待测位置点；将该待测位置点对应至一数值高程模型上；根据该待测位置点于该数值高程模型上的位置得出一集水区坐标池；根据该集水区坐标池分析出一或多个地文信息；根据一雨量数据与该集水区坐标池得出关联于该集水区坐标池的一集水区雨量信息；以及根据该地文信息与该集水区雨量信息分析出关联于该待测位置点的一上游洪水信息。

于本发明的一优选实施例中，该待测位置点是一使用者的所在位置点或该使用者所决定的自选位置点。

于本发明的一优选实施例中，该集水区坐标池是根据预先定义的多个上游点数据而得。

于本发明的一优选实施例中，该地文信息包含一集水区坐标池面积信息、一最高点至待测位置点高差信息、一最高点至待测位置点流路距离信息、一最高点至待测位置点水平距离信息、一最远点至待测位置点坡度信息、一水路流路距离信息、一水路流路平均坡度信息其中至少一者。

于本发明的一优选实施例中，该雨量数据为雨量观测数据或雨量预测数据。

于本发明的一优选实施例中，该集水区雨量信息为该集水区坐标池的平均雨量信息。

于本发明的一优选实施例中，该集水区坐标池包含多个上游点，该集水区雨量信息包含关联于该多个上游点的多个上游点雨量信息。

于本发明的一优选实施例中，该上游洪水信息包含一待测位置点流量历线信息、一待测位置点流量增减率信息、一待测位置点流速信息、一待测位置点水深信息其中至少一者。

于本发明的一优选实施例中，进一步包含根据该上游洪水信息发出一警讯至一使用者。

本发明前述各方面及其它方面依据下述的非限制性具体实施例详细说明以及参照附随的附图将更趋于明了。

附图说明

图1为本发明上游洪水信息产生系统一具体实施例的系统架构图。

图2为本发明上游洪水信息产生方法一具体实施例的流程图。

图3A为数值高程模型中各个坐标点及其下游点的例示图。

图3B为数值高程模型上所得出的集水区坐标池一具体实施例的例示图。

图4为上游洪水信息一具体实施例的例示图。

附图标记说明：

100 上游洪水信息产生系统

110 集水区坐标池产生模块

120 地文分析模块

130 雨量判断模块

140 上游洪水分析模块

150 警报模块

200 上游洪水信息产生方法

210～270 步骤

311 坐标点

312～319 邻近坐标点

400 数值高程模型

410 集水区坐标池

411 待测位置点

412～417 坐标点

510 上游洪水信息

具体实施方式

请参阅图1，其例示说明了根据本发明上游洪水信息产生系统一具体实施例的系统架构。如图1所示实施例，上游洪水信息产生系统100包含一集水区坐标池产生模块110，其于接收一待测位置点时，将待测位置点对应至一数值高程模型上，并进一步根据待测位置点于该数值高程模型上的位置得出一集水区坐标池；一地文分析模块120，根据集水区坐标池分析出一或多个地文信息；一雨量判断模块130，根据一雨量数据与集水区坐标池得出关联于集水区坐标池的一集水区雨量信息；一上游洪水分析模块140，根据地文信息与集水区雨量信息分析出关联于待测位置点的上游洪水信息；以及一警报模块150，其根据上游洪水信息发出一警讯至一使用者。

在一具体实施例中，所接收的待测位置点是由集水区坐标池产生模块110自动获取使用者的所在位置点作为待测位置点。例如可使用移动定位服务(Location BasedService；LBS)，通过获取使用者的时间戳数据及定位坐标数据，实时获得使用者的所在位置点以作为待测位置点。在另一具体实施例中，所接收的待测位置点是使用者自行决定的自选位置点。例如可由集水区坐标池产生模块110接收使用者输入的自选位置点作为待测位置点。

应了解，待测位置点的决定并不局限于以上所述，例如上游洪水信息产生系统100亦可定期计算每个位置点的上游洪水信息，并于其中一位置点达到预设门限条件时对位于该位置点的使用者或附近相关管辖单位发出警讯并提供关联于该位置点的上游洪水信息。

在一具体实施例中，地文信息包含集水区坐标池面积信息，其是将集水区坐标池划分为多个网格，并根据集水区坐标池所涵盖的网格数进行计算而得。在另一具体实施例中，地文信息包含最高点至待测位置点高差信息，其是表示集水区坐标池所涵盖区域中的最高点的高度(Zmax)与待测位置点的高度(Zmin)之间的高度差。在又一具体实施例中，地文信息包含最高点至待测位置点流路距离信息，其是表示集水区坐标池所涵盖区域中的最高点往下游流动至待测位置点所累积的流动长度(L1)。在另一具体实施例中，地文信息包含最高点至待测位置点水平距离信息，其是表示集水区坐标池所涵盖区域中的最高点与待测位置点之间的水平坐标距离。在又一具体实施例中，地文信息包含最远点至待测位置点坡度信息，其是根据最高点至待测位置点高差信息与最高点至待测位置点流路距离信息计算而得，最远点至待测位置点坡度为(Zmax-Zmin)/L1。在另一具体实施例中，地文信息包含水路流路距离信息，其是先根据集水区坐标池中一网格的高度与该网格的所有邻近网格的高度判断各邻近网格是否为该网格的上游网格，并计算该网格的上游网格数目，当该网格的上游网格数大于一预先定义的累积水路像元数目时，将该网格定义为水路起始点，水路流路距离信息即表示水路起始点往下游流动至待测位置点所累积的流动长度。在又一具体实施例中，地文信息包含水路流路平均坡度信息，水路流路平均坡度为集水区坐标池中所有水路起始点流至待测位置点的流路坡度的平均值。

在一具体实施例中，上游洪水信息包含待测位置点流量历线信息，并可根据待测位置点流量历线信息得出待测位置点流量增减率、待测位置点流速、待测位置点水深等进一步的上游洪水信息，但并不以此为限。

在一具体实施例中，警报模块150可根据不同情况决定将警讯发至位于待测位置点的使用者，或发至位于待测位置点附近的相关管辖单位。例如当网络无法连线至待测位置点的使用者或无法定位待测位置点的使用者时，警报模块150可将警讯发至位于待测位置点附近的相关管辖单位，同时提供上游洪水信息予相关管辖单位，由相关管辖单位派巡守人员前往疏散撤离。

请参阅图2，其例示说明了本发明上游洪水信息产生方法一具体实施例的流程。其中，上游洪水信息产生方法200包含以下步骤：首先，进行步骤210，接收一待测位置点。在一具体实施例中，所接收的待测位置点是通过如移动定位服务的方式自动获取使用者的所在位置点作为待测位置点。在另一具体实施例中，所接收的待测位置点是使用者自行决定的自选位置点。

接着，进行步骤220，将待测位置点对应至一数值高程模型上。并于步骤230根据待测位置点于数值高程模型上的位置得出集水区坐标池。请参阅图3A，其显示数值高程模型中各个坐标点及其下游点的例示图。在一具体实施例中，坐标点311的下游点是根据坐标点311至其邻近坐标点312～319的坡度进行判断而得，当坐标点311至邻近坐标点312的坡度相较于坐标点311至其他邻近坐标点313～319的坡度更陡时，则判断邻近坐标点312为坐标点311的下游点，而坐标点311则为邻近坐标点312的上游点。在一具体实施例中，每个坐标点仅具有一个下游点，当有两个坡度最陡的邻近坐标点时，则以随机数决定其中一者为下游点。

在一具体实施例中，于判断数值高程模型上各个坐标点的上游点、下游点关系之前，先对数值高程模型进行洼蓄填平(可参考Wang,L.&H.Liu(2006)：An efficient methodfor identifying and filling surface depressions in digital elevation modelsfor hydrologic analysis and modelling.International Journal of GeographicalInformation Science,Vol.20,No.2：193-213)，将数值高程模型因空间分辨率、精确性或其它因素而于局部地区产生的相对低洼点填高，以使每一坐标点都可以找到其下游点。

请参阅图3B，其显示数值高程模型上所得出的集水区坐标池一具体实施例的例示图。在一具体实施例中，当接收待测位置点411时，即通过数值高程模型400上各个坐标点与其邻近坐标点的坡度，决定各个坐标点的上游点、下游点关系，并接着从待测位置点411回推与待测位置点411相关联的上游点，例如待测位置点411的上游点为坐标点412、413，而坐标点412的上游点为坐标点414、415，坐标点413的上游点为坐标点416、417，以此类推。待测位置点411及根据待测位置点411所回推而得的所有上游点即为根据待测位置411点于数值高程模型400上的位置所得出的集水区坐标池410。

应了解，图3B所示仅为一具体实施例，本发明的上游洪水信息产生系统及方法并非仅可用于不同流域，而是可视需求应用于任何地理位置或任何地理环境。

在一具体实施例中，预先判断并建立出数值高程模型上各个坐标点的上游点、下游点关系。因此，当接收待测位置点时，即可根据待测位置点及预先建立的各个坐标点的上游点、下游点关系迅速得出对应的集水区坐标池。在另一具体实施例中，则是预先建立各个坐标点的对应集水区坐标池。因此，当接收待测位置点时，可直接得出该待测位置点的对应集水区坐标池。

请回参图2，当完成步骤230后，即进行步骤240，根据集水区坐标池分析出一或多个地文信息。在不同具体实施例中，地文信息可为集水区坐标池面积、集水区坐标池最高点至待测位置点高差、集水区坐标池最高点至待测位置点流路距离、集水区坐标池最高点至待测位置点水平距离、集水区坐标池最远点至待测位置点坡度、集水区坐标池水路流路距离、集水区坐标池水路流路平均坡度其中至少一者。

接着，进行步骤250，根据雨量数据与集水区坐标池得出关联于集水区坐标池的集水区雨量信息，其中雨量数据可根据不同需求使用雨量观测数据或使用雨量预测数据，而集水区雨量信息可为集水区坐标池的平均雨量信息，或可包含集水区坐标池中各个上游点的上游点雨量信息。在一具体实施例中，集水区雨量信息是使用克利金(Kriging)法计算而得。然应了解，集水区雨量信息并不限于使用克利金法计算而得，而是可视需求使用例如徐升式法、等高线法、距离倒数平方法等得出集水区雨量信息，可参考Chow et.al.(1988)：Applied Hydrology.New York：McGraw-Hill,c1988。

而后，进行步骤260，根据地文信息与集水区雨量信息分析出关联于待测位置点的上游洪水信息。在一具体实施例中，关联于待测位置点的上游洪水信息是使用无因次单位历线法(SCS dimensionless hydrograph method)计算而得的单位历线信息。然应了解，上游洪水信息并不限于使用无因次单位历线法而得，而是可视需求使用例如三角形单位历线法(可参考Chow et.al.(1988)：Applied Hydrology.New York：McGraw-Hill,c1988)、Nash瞬时单位历线法(可参考Nash,J.E.,(1957)：The form on instantaneous unithydrograph.International Association of Scientific Hydrologists.PublicationNo.51,546-557,IAHS,Gentbrugge,Belgium)、Clark瞬时单位历线法(可参考Clark,C.D.,(1945)：Storage and the Unit Hydrograph,ASCE Transactions,110,p.1419-1446)、水筒模式(可参考Sugawara,M.(1961)：On the analysis of runoff structure aboutseveral Japanese rivers.”Japanese J.of Geophysics,2(4),1-76)、水利署无因次单位历线法、线性水库法、类神经网络等得出上游洪水信息。此外，上游洪水信息并非仅可为单位历线信息，而是可视需求包含待测位置点流量历线信息、待测位置点流量增减率信息、待测位置点流速信息、待测位置点水深信息至少其中之一，但并不以此为限。请参阅图4，其显示上游洪水信息一具体实施例的例示图，其中上游洪水信息510为待测位置点于不同时间点的径流信息。通过此上游洪水信息，使用者即可得知待测位置点于哪些时段有洪水暴涨的危险性存在。

最后，进行步骤270，根据上游洪水信息发出警讯至使用者。在一具体实施例中，预先设定一门限条件，当上游洪水信息到达该门限条件时，即发出警讯至使用者端，例如使用者的手机、随身电脑等。门限条件可例如为待测位置点于一定时间后的水深、待测位置点于一定时间后的流速等，但并不以此为限。

至此，本发明的上游洪水信息产生系统及方法已经由上述说明及附图加以说明。然应了解，本发明各具体实施例仅是作为说明之用，在不脱离本发明权利要求与构思下可进行各种改变，且均应包含于本发明的权利要求中。因此，本说明书所描述的各具体实施例并非用以限制本发明，本发明的真实范围与构思公开于以下权利要求。

Claims (16)

1.一种上游洪水信息产生系统，包含：

一集水区坐标池产生模块，于接收一待测位置点时，将该待测位置点对应至一数值高程模型上，并根据该待测位置点于该数值高程模型上的位置得出一集水区坐标池；

一地文分析模块，根据该集水区坐标池分析出一或多个地文信息；

一雨量判断模块，根据一雨量数据与该集水区坐标池得出关联于该集水区坐标池的一集水区雨量信息；以及

一上游洪水分析模块，根据该地文信息与该集水区雨量信息分析出关联于该待测位置点的一上游洪水信息；

其中该上游洪水信息包含一待测位置点流量历线信息、一待测位置点流量增减率信息、一待测位置点流速信息、一待测位置点水深信息其中至少一者；

其中该上游洪水信息产生系统根据该数值高程模型上各个坐标点与其邻近坐标点的坡度，决定各个坐标点的上下游点关系；

其中该上游洪水信息产生系统根据该上下游点关系，从该待测位置点回推与该待测位置点相关联的复数个相关上游点；

其中该上游洪水信息产生系统使该集水区坐标池包含该待测位置点以及该复数个相关上游点。

2.如权利要求1所述的系统，其中该待测位置点是一使用者的所在位置点或该使用者所决定的自选位置点。

3.如权利要求1所述的系统，其中该集水区坐标池是根据预先定义的多个上游点数据而得。

4.如权利要求1所述的系统，其中该地文信息包含一集水区坐标池面积信息、一最高点至待测位置点高差信息、一最高点至待测位置点流路距离信息、一最高点至待测位置点水平距离信息、一最远点至待测位置点坡度信息、一水路流路距离信息、一水路流路平均坡度信息其中至少一者。

5.如权利要求1所述的系统，其中该雨量数据为雨量观测数据或雨量预测数据。

6.如权利要求1所述的系统，其中该集水区雨量信息为该集水区坐标池的平均雨量信息。

7.如权利要求1所述的系统，其中该集水区坐标池包含多个上游点，该集水区雨量信息包含关联于该多个上游点的多个上游点雨量信息。

8.如权利要求1所述的系统，进一步包含一警报模块，其根据该上游洪水信息发出一警讯至一使用者。

9.一种上游洪水信息产生方法，包含：

接收一待测位置点；

将该待测位置点对应至一数值高程模型上；

根据该待测位置点于该数值高程模型上的位置得出一集水区坐标池；

根据该集水区坐标池分析出一或多个地文信息；

根据一雨量数据与该集水区坐标池得出关联于该集水区坐标池的一集水区雨量信息；以及

根据该地文信息与该集水区雨量信息分析出关联于该待测位置点的一上游洪水信息；

其中该上游洪水信息包含一待测位置点流量历线信息、一待测位置点流量增减率信息、一待测位置点流速信息、一待测位置点水深信息其中至少一者；

其中该上游洪水信息产生方法进一步包含：

根据该数值高程模型上各个坐标点与其邻近坐标点的坡度，决定各个坐标点的上下游点关系；

统根据该上下游点关系，从该待测位置点回推与该待测位置点相关联的复数个相关上游点；

使该集水区坐标池包含该待测位置点以及该复数个相关上游点。

10.如权利要求9所述的方法，其中该待测位置点是一使用者的所在位置点或该使用者所决定的自选位置点。

11.如权利要求9所述的方法，其中该集水区坐标池是根据预先定义的多个上游点数据而得。

12.如权利要求9所述的方法，其中该地文信息包含一集水区坐标池面积信息、一最高点至待测位置点高差信息、一最高点至待测位置点流路距离信息、一最高点至待测位置点水平距离信息、一最远点至待测位置点坡度信息、一水路流路距离信息、一水路流路平均坡度信息其中至少一者。

13.如权利要求9所述的方法，其中该雨量数据为雨量观测数据或雨量预测数据。

14.如权利要求9所述的方法，其中该集水区雨量信息为该集水区坐标池的平均雨量信息。

15.如权利要求9所述的方法，其中该集水区坐标池包含多个上游点，该集水区雨量信息包含关联于该多个上游点的多个上游点雨量信息。

16.如权利要求9所述的方法，进一步包含根据该上游洪水信息发出一警讯至一使用者。