CN111898229A - 一种基于城市雨水汇水区计算方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于城市雨水汇水区计算方法与系统，其中方法包括获取基础数据，还包括以下步骤：数据收集与标准化处理；雨篦子/检查井汇水区划分；排水设施连通性计算；管段汇水区划分；排水口汇水区划分。本发明提出的一种基于城市雨水汇水区计算方法与系统，在数据收集与标准化处理的基础上，提出了雨篦子汇水区、检查井汇水区的划分方法；在排水设施连通性计算基础上，进一步提出了管段汇水区和排水口汇水区的划分方法；采用边界控制技术和检查井加密技术，对上述汇水区划分方法进行了优化。

Description

一种基于城市雨水汇水区计算方法与系统

技术领域

本发明涉及市政工程的技术领域，特别是一种基于城市雨水汇水区计算方法与系统。

背景技术

雨水汇水区，一般指径流汇聚到同一出水口过程中所流经的地表区域，它是一个封闭的区域。根据雨水排水管/渠系统结构，把城市雨水汇水区由小至大依次划分为雨篦子汇水区、雨水检查井汇水区、雨水排水管段汇水区、管网排水口汇水区、流域汇水区五类。雨篦子汇水区指雨水汇入该雨篦子的地表区域，雨水检查井汇水区（简称为检查井汇水区）指雨水汇入该检查井的地表区域，雨水排水管段汇水区（简称为管段汇水区）指雨水汇入该排水管段的地表区域，管网排水口汇水区（简称为排水口汇水区）指雨水汇入该管网排水口的地表区域，小流域汇水区指雨水汇入该河道的地表区域。

对于自然流域的汇水区划分，常采用基于DEM的D8单流向法，或Frho8法、FD8法等多流向算法，划分方法较为成熟。然而，由于城市化下的强烈人类活动极大地改变了下垫面的自然状况，自然流域汇水区划分方法难以直接应用于城市雨水汇水区划分中。随着市政规划、洪涝计算对城市汇水区的需求增加，一些学者尝试研究适合城市特点的雨水汇水区划分方法。

南京水利科学研究院、中国水利学会主办《水科学进展》2011年第3期公开了左俊杰等发表的《平原河网地区汇水区的划分方法——以上海市为例》，论文在RIDEM模型研究成果基础上，把道路、建筑物、水系、沟渠、坑塘等融入细化DEM，提出了一种适合平原河网的汇水区划分方法，并将这个方法应用在上海市浦东新区的一个河网地块。该方法考虑了农田排水沟、道路对汇水过程的影响，由于城市汇水过程还受到雨水口、排水管网等市政排水系统影响，还不能应用于城市复杂下垫面下的汇水区划分。

中国水利学会主办的《水利学报》2007年第3期公开了张书亮等发表的《GIS支持下的城市雨水出水口汇水区自动划分研究》，论文在对雨水管网和道路数据校核处理的基础上，研究了雨水管网提取算法，再对雨水管网周边地面按就近汇入管段原则划分汇水区，然后把雨水管网周边建筑和绿地区域根据地形信息分割后，按汇流方向分别并入与之相邻的汇水区，提出了GIS支持下的城市雨水出水口汇水区自动划分方法。然而，一方面该论文未对雨篦子汇水区、雨水检查井汇水区、雨水排水管段汇水区等城市汇水区的划分方法展开研究；另一方面，针对城市下垫面地形复杂、检查井资料过少等情况下，汇水区划分结果往往与实际差异较大。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明提出的一种基于城市雨水汇水区计算方法与系统，在数据收集与标准化处理的基础上，提出了雨篦子汇水区、检查井汇水区的划分方法；在排水设施连通性计算基础上，进一步提出了管段汇水区和排水口汇水区的划分方法。最后，本发明又提出了边界控制技术和检查井加密技术，对上述汇水区划分方法进行了优化。

本发明的第一目的是提供一种基于城市雨水汇水区计算方法，包括获取基础数据，还包括以下步骤：

步骤1：数据收集与标准化处理；

步骤2：雨篦子/检查井汇水区划分；

步骤3：排水设施连通性计算；

步骤4：管段汇水区划分；

步骤5：排水口汇水区划分。

优选的是，采用空间就近方法、外边界控制方法、汇水路径最短方法中至少一个方法进行所述雨篦子/检查井汇水区划分，所述空间就近法是指汇水区内的任何位置与对应雨篦子/检查井距离最近方法；所述外边界控制方法把地表分水岭信息作为外边界控制条件；所述汇水路径最短方法是指汇水区内的任何位置与对应雨篦子/检查井的实际汇水路径最短。

在上述任一方案中优选的是，所述步骤3包括以下子步骤：

步骤31：从每个排水口节点出发，根据管网节点数据与雨水排水管/渠数据间的属性拓扑关系向上游追溯，直至获取所有与该排水口相连的排水设施数据；

步骤32：针对所有排水口节点关联的排水管网搜索完毕后，对剩余的区域随机选取一个排水节点作为起点，同样根据管网节点数据与雨水排水管/渠数据间的属性拓扑关系分别向上游、下游追溯；

步骤33：获取所有与该管网节点相连的排水设施数据，得到所有连通区域的排水设施数据分片工作。

在上述任一方案中优选的是，所述步骤4包括针对管段端点的检查井汇水区分配时，依据就近汇入管段原则，计算这几根管段平面夹角的平分线，把该检查井汇水区分割为若干区域，再分别划分至对应的管段汇水区。

在上述任一方案中优选的是，所述步骤5包括基于常规检查井的管段汇水区划分和基于检查井加密技术的管段汇水区划分。

在上述任一方案中优选的是，所述检查井加密技术指通过加密插入排水管段的虚拟检查井，再生成包含真实存在检查井和虚拟检查井的检查井汇水区，通过合并管段/排水口对应检查井汇水区的方法。

在上述任一方案中优选的是，所述虚拟检查井的插值方法为基于管线的端点与检查井的空间关系，按照等比例关系创建虚拟检查井。利用管线两个端点的坐标（x1，y1）、（x2，y2），以及虚拟检查井距起点的距离d，生成新的检查井位置，并创建空间对象。

在上述任一方案中优选的是，所述插值方法包括计算管线的长度r，计算公式为r=sqrt((x1-x2)×(x1-x2)+(y1-y2)×(y1-y2))。

在上述任一方案中优选的是，所述插值方法还包括计算新的检查井位置（cx，cy），计算公式为cx = (d×(x2-x1))÷r + x1，cy = (d×(y2-y1)) ÷r + y1，其中，d为虚拟检查井距起点的距离。

在上述任一方案中优选的是，所述外边界控制方法是指在基于空间就近的雨篦子汇水区划分时，把地表分水岭及其他内边界、外边界数据作为控制边界划分汇水区的方法。

本发明的第二目的是提供一种基于城市雨水汇水区计算系统，包括用于获取基础数据的数据获取模块，还包括以下模块：

数据处理模块：用于进行数据收集与标准化处理；

连通性计算模块：用于进行排水设施连通性计算；

汇水区划分模块：用于对雨篦子/检查井汇水区、管段汇水区和排水口汇水区进行划分；

所述系统按照如第一目的所述的方法进行城市雨水汇水区计算。

优选的是，所述排水设施连通性计算包括以下子步骤：

步骤31：从每个排水口节点出发，根据管网节点数据与雨水排水管/渠数据间的属性拓扑关系向上游追溯，直至获取所有与该排水口相连的排水设施数据；

步骤32：针对所有排水口节点关联的排水管网搜索完毕后，对剩余的区域随机选取一个排水节点作为起点，同样根据管网节点数据与雨水排水管/渠数据间的属性拓扑关系分别向上游、下游追溯；

步骤33：获取所有与该管网节点相连的排水设施数据，得到所有连通区域的排水设施数据分片工作。

在上述任一方案中优选的是，采用空间就近方法、外边界控制方法、汇水路径最短方法中至少一个方法进行所述雨篦子/检查井汇水区划分，所述空间就近法是指汇水区内的任何位置与对应雨篦子/检查井距离最近方法；所述外边界控制方法把地表分水岭信息作为外边界控制条件；所述汇水路径最短方法是指汇水区内的任何位置与对应雨篦子/检查井的实际汇水路径最短。

在上述任一方案中优选的是，所述管段汇水区划分包括针对管段端点的检查井汇水区分配时，依据就近汇入管段原则，计算这几根管段平面夹角的平分线，把该检查井汇水区分割为若干区域，再分别划分至对应的管段汇水区。

在上述任一方案中优选的是，所述排水口汇水区划分包括基于常规检查井的管段汇水区划分和基于检查井加密技术的管段汇水区划分。

在上述任一方案中优选的是，所述检查井加密技术指通过加密插入排水管段的虚拟检查井，再生成包含真实存在检查井和虚拟检查井的检查井汇水区，通过合并管段/排水口对应检查井汇水区的方法。

在上述任一方案中优选的是，所述虚拟检查井的插值方法为基于管线的端点与检查井的空间关系，按照等比例关系创建虚拟检查井。利用管线两个端点的坐标（x1，y1）、（x2，y2），以及虚拟检查井距起点的距离d，生成新的检查井位置，并创建空间对象。

在上述任一方案中优选的是，所述插值方法包括计算管线的长度r，计算公式为r=sqrt((x1-x2)×(x1-x2)+(y1-y2)×(y1-y2))。

在上述任一方案中优选的是，所述插值方法还包括计算新的检查井位置（cx，cy），计算公式为cx = (d×(x2-x1))÷r + x1，cy = (d×(y2-y1)) ÷r + y1，其中，d为虚拟检查井距起点的距离。

在上述任一方案中优选的是，所述外边界控制方法是指在基于空间就近的雨篦子汇水区划分时，把地表分水岭及其他内边界、外边界数据作为控制边界划分汇水区的方法。

本发明提出了一种基于城市雨水汇水区计算方法与系统，综合考虑了城市下垫面复杂地形、管网排水系统等对地表汇水的影响，基于管网连通性分析、检查井加密技术、边界控制技术等实现了城市雨篦子汇水区、检查井汇水区、管段汇水区、排水口汇水区的划分。

附图说明

图1为按照本发明的基于城市雨水汇水区计算方法的一优选实施例的流程图。

图2为按照本发明的基于城市雨水汇水区计算系统的一优选实施例的模块图。

图3为按照本发明的基于城市雨水汇水区计算方法的一优选实施例的城市雨水汇水区划分技术流程图。

图4为按照本发明的基于城市雨水汇水区计算方法的一优选实施例的泰森多边形生成流程图。

图5为按照本发明的基于城市雨水汇水区计算方法的一优选实施例的雨水排水管段划分示意图。

图6（a）~图6（c)为按照本发明的基于城市雨水汇水区计算方法的一优选实施例的管段端点的检查井汇水区分配方法示意图。

图7为按照本发明的基于城市雨水汇水区计算方法的四未采用检查井加密技术提取的一实施例的某片区管段汇水区结果示意图。

图8 为按照本发明的基于城市雨水汇水区计算方法的四虚拟检查井汇水区划分的一实施例的结果示意图。

图9 为按照本发明的基于城市雨水汇水区计算方法的四基于检查井加密技术的管段汇水区划分的一实施例的结果示意图。

图10（a）~图10（d) 为按照本发明的基于城市雨水汇水区计算方法的五不同虚拟检查井插补方式下排水口汇水区划分的一实施例的结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的阐述。

实施例一

如图1、2所示，执行步骤100，数据获取模块200获取基础数据。

执行步骤110，数据处理模块210进行数据收集与标准化处理。

执行步骤120，汇水区划分模块230进行雨篦子/检查井汇水区划分。采用空间就近方法、外边界控制技术、汇水路径最短方法中至少一个方法进行所述雨篦子/检查井汇水区划分，所述空间就近法是指汇水区内的任何位置与对应雨篦子/检查井距离最近方法；所述外边界控制技术把地表分水岭信息作为外边界控制条件；所述汇水路径最短方法是指汇水区内的任何位置与对应雨篦子/检查井的实际汇水路径最短。所述外边界控制方法是指在基于空间就近的雨篦子汇水区划分时，把地表分水岭及其他内边界、外边界数据作为控制边界划分汇水区的方法。

执行步骤130，连通性计算模块220排水设施连通性计算。执行步骤131，从每个排水口节点出发，根据管网节点数据与雨水排水管/渠数据间的属性拓扑关系向上游追溯，直至获取所有与该排水口相连的排水设施数据。执行步骤132，针对所有排水口节点关联的排水管网搜索完毕后，对剩余的区域随机选取一个排水节点作为起点，同样根据管网节点数据与雨水排水管/渠数据间的属性拓扑关系分别向上游、下游追溯。执行步骤133，获取所有与该管网节点相连的排水设施数据，得到所有连通区域的排水设施数据分片工作。

执行步骤140，汇水区划分模块230进行管段汇水区划分。针对管段端点的检查井汇水区分配时，依据就近汇入管段原则，计算这几根管段平面夹角的平分线，把该检查井汇水区分割为若干区域，再分别划分至对应的管段汇水区。

执行步骤150，汇水区划分模块230进行排水口汇水区划分。基于常规检查井的管段汇水区划分和基于检查井加密技术的管段汇水区划分。所述检查井加密技术指通过加密插入排水管段的虚拟检查井，再生成包含真实存在检查井和虚拟检查井的检查井汇水区，通过合并管段/排水口对应检查井汇水区的方法。所述虚拟检查井的插值方法为基于管线的端点与检查井的空间关系，按照等比例关系创建虚拟检查井。利用管线两个端点的坐标（x1，y1）、（x2，y2），以及虚拟检查井距起点的距离d，生成新的检查井位置，并创建空间对象。所述插值方法包括计算管线的长度r，计算公式为r=sqrt((x1-x2)×(x1-x2)+(y1-y2)×(y1-y2))。所述插值方法还包括计算新的检查井位置（cx，cy），计算公式为cx = (d×(x2-x1))÷r + x1，cy = (d×(y2-y1)) ÷r + y1，其中，d为虚拟检查井距起点的距离。

该发明提出管网连通性分析技术、检查井加密技术、边界控制技术等城市雨水汇水区划分关键技术，有效考虑了复杂下垫面影响下的城市雨水汇水过程，提升了雨篦子汇水区、检查井汇水区、管段汇水区、排水口汇水区等城市雨水汇水区划分精度和合理性。

实施例二

由于小流域汇水区划分比较成熟，本发明针对雨篦子汇水区、检查井汇水区、管段汇水区、排水口汇水区等4类城市雨水汇水区提出了一套划分方法。

遵循“1）充分利用地形信息，地表水流沿地势以最短的距离汇入雨水管网、河道或水体等排水系统；2）高水高排、低水低排，避免将地势较高、易于排水的地段与低洼地区划分在同一汇水区”划分原则，本发明在数据收集与标准化处理的基础上，提出了雨篦子汇水区、检查井汇水区的划分方法；在排水设施连通性计算基础上，进一步提出了管段汇水区和排水口汇水区的划分方法。最后，本发明又提出了边界控制技术和检查井加密技术，对上次汇水区划分方法进行了优化，技术流程如图3所示。

1.数据收集与标准化处理

城市雨水汇水区划分所需数据包括水系、水体、道路、建筑物、地形、遥感影像等基础数据，雨篦子、雨水检查井、排放口、雨水排水管/渠等雨水排水设施数据，以及影响汇水过程的阻水、导水型构筑物数据资料。

对所有数据进行统一矢量数据格式、统一投影系统等操作，不是数字数据的还要进行数字化工作，如基于高分辨率影像和街景的阻水、导水构筑物数字化。此外，排水设施数据还要进一步唯一编码、数据间的属性拓扑关系等处理。通过标准化处理，把排水设施数据分成排水管线、排水节点两大类。排水管线数据包括排水管和排水渠，根据表1分别针对排水管和排水渠数据进行标准化处理。排水节点数据包括排放口、检查井、雨水篦子等，根据表2分别针对排放口、检查井、雨水篦子数据进行标准化处理。

表1 排水管线数据结构字段对照表

表2 排水节点标准化数据字段信息表

2.雨篦子/检查井汇水区划分方法

雨篦子汇水区与检查井汇水区的划分方法基本一致，一起阐述。作为城市最小的地表汇水单元，由于雨篦子/检查井汇水区的面积通常较小，可依据空间就近原则进行雨篦子/检查井汇水区划分，称为基于空间就近的雨篦子/检查井汇水区划分方法。采用泰森多边形方法计算相邻雨篦子连线的垂直平分线，这些垂直平分线连线把地表划分若干个相连区域，雨篦子/检查井所在多边形区域便是该雨篦子/检查井的汇水区。该方法特点是汇水区的任何位置与对应雨篦子/检查井的距离最近，位于汇水区边界上的点到两侧雨篦子/检查井的距离相等，且每个汇水区内仅包含一个雨篦子/检查井。泰森多边形生成流程如图4所示。

3.排水设施连通性计算

基于GIS的空间分析技术，结合排水节点数据分析排水管线的连通关系。首先，从每个排水口节点出发，根据管网节点数据与雨水排水管/渠数据间的属性拓扑关系向上游追溯，直至获取所有与该排水口相连的排水设施数据。所有相连的排水设施数据即构成了一个排水片区。然后，针对所有排水口节点关联的排水管网搜索完毕后，对剩余的区域随机选取一个排水节点作为起点，同样根据管网节点数据与雨水排水管/渠数据间的属性拓扑关系分别向上游、下游追溯，直至获取所有与该管网节点相连的排水设施数据，得到所有连通区域的排水设施数据分片工作。

4.管段汇水区划分方法

《室外排水设计规范（GB 50014-2006）》建议雨篦子连接管长度不超过25米，本发明所述的雨水排水管/渠特指两端为雨水检查井，或一端为雨水检查井另一端为排放口的雨水排水管/渠，不考虑雨篦子的连接管。如果一个雨水检查井与三根及以上雨水排水管/渠同时相连，则称该雨水检查井为雨水排水管/渠的拐点。雨水排水管/渠被这些拐点分割成若干段，称其为雨水排水管段（如图5所示），雨水排水管段对应的地表汇水区域即为管段汇水区。

在检查井汇水区划分成果基础上，通过管段上检查井汇水区空间合并计算，得到管段汇水区，称为基于常规检查井的管段汇水区划分方法。其中，对于管段端点检查井汇水区的处理是该方法的一个关键，由于端点检查井汇水区与相连的几根管段均有联系，依据“就近汇入管段”原则，计算这几根管段平面夹角的平分线，把该检查井汇水区分割为若干区域，分别划分至对应的管段汇水区，如图6（a）~图6（c)所示的是管段端点的检查井汇水区分配方法示意图，其中，图6（a）是检查井汇水区，图6（b）是管段端点检查井汇水区分割，图6（c）是管段汇水区。

5.排水口汇水区划分方法

在雨篦子/检查井汇水区、管网汇水区划分方法研究基础上，根据排水设施数据的连通关系，合并与管网排水口相连的任一类型的汇水区，即得到管网排水口汇水区。本发明提出了基于雨篦子/检查井汇水区的排水口汇水区划分、基于管段汇水区的排水口汇水区划分两种方法。

第一种划分方法：基于雨篦子/检查井汇水区的排水口汇水区划分方法，即采用雨篦子汇水区或检查井汇水区合并生成排水口汇水区时，根据排水口与雨篦子/检查井的对应关系，合并排水口上游的雨篦子/检查井汇水区，即可获取相应排水口的汇水区。

第二种划分方法：基于管段汇水区的排水口汇水区划分方法，即采用管段汇水区合并生成排水口汇水区时，根据管网排水口与排水管段的连通关系，合并与管网排水口相连的管段汇水区，即可获取排水口汇水区。

6.地表分水岭分析

掌握准确的地表分水岭空间分布，可显著提升城市雨水汇水区划分精度。利用基于GIS技术的水系、分水岭分析工具，结合道路、建筑物、高精度地形、高分辨率遥感影像等多源数据综合分析，判识城市地表微地形的分水岭，为汇水区划分提供边界控制数据。

7.边界控制技术应用

边界控制技术指汇水区划分时，把地表分水岭数据及其他内边界、外边界数据作为控制边界的划分方法。

针对雨篦子/检查井汇水区：由于地表汇水过程还受水系、水体（湖泊、蓄滞水体）、地形（阻水道路等）、排水工程（泵站等）等影响，本发明提出第二种划分方法，即在基于空间就近的雨篦子汇水区划分时，把地表分水岭及其他内边界、外边界数据作为控制边界划分汇水区的方法，称为基于边界控制空间就近的雨篦子/检查井汇水区划分方法。在第二种雨篦子/检查井汇水区划分方法基础上，采用汇水路径最短法替换空间就近法提出了第三种划分方法，即考虑控制边界内部的阻水设施对汇流路径影响，汇流距离不再为两点的直线长度，而是考虑阻水设施的汇水距离，称为基于边界控制汇水路径最短的雨篦子/检查井汇水区划分方法。

以检查井汇水区的第二种、第三种划分方法的成果为基础时，即可以实现对管段汇水区和排水口汇水区划分成果的优化。

8.检查井加密技术应用

检查井加密方法：基于管线的端点与检查井的空间关系，按照等比例关系创建虚拟检查井。利用管线两个端点的坐标（x1，y1）、（x2，y2），以及虚拟检查井距起点的距离d，生成新的检查井位置，并创建空间对象：

步骤1，计算管线的长度：

r = sqrt((x1- x2)*(x1 - x2) +(y1 - y2)*(y1 - y2))

式中，r为管线的长度；

步骤2，计算新的检查井位置，坐标为（cx，cy）：

cx = (d*(x2-x1))/r + x1

cy = (d*(y2-y1))/r + y1

在第一种管段汇水区划分方法基础上，应用检查井加密技术提出了第二种管段汇水区划分方法——基于检查井加密技术的管段汇水区划分方法，即通过对排水管段的插入虚拟检查井，再生成包含真实存在检查井和虚拟检查井的检查井汇水区，通过合并管段对应的所有检查井汇水区生成管段汇水区的方法。

同样，在排水口汇水区常规划分方法基础上，应用检查井加密技术可以对基于雨篦子/检查井汇水区的排水口汇水区划分、基于管段汇水区的排水口汇水区划分两种方法进行优化。

实施例三

本发明基于GIS的空间分析方法，分析排水设施数据的连通关系。首先，从每个排水口节点出发，根据管网节点数据与雨水排水管/渠数据间的属性拓扑关系向上游追溯，直至获取所有与该排水口相连的排水设施数据。所有相连的排水设施数据即构成了一个排水片区，需要说明的是有些排水片区可能有两个及以上的排水口。然后，针对所有排水口节点关联的排水管网搜索完毕后，对剩余的区域随机选取一个排水节点作为起点，同样根据管网节点数据与雨水排水管/渠数据间的属性拓扑关系分别向上游、下游追溯，直至获取所有与该管网节点相连的排水设施数据，这便完成对所有排水设施数据连通性分片工作。根据上述方法，将某雨水排水管/渠系统划分为179个排水片区。

实施例四

本实施例介绍了一种基于检查井加密技术的管段汇水区划分方法。

在检查井汇水区划分成果基础上，通过合并管段上检查井汇水区，进而得到管段汇水区。其中，对于管段端点检查井汇水区的处理是该方法的一个关键，由于端点检查井汇水区与相连的几根管段均有联系，依据“就近汇入管段”原则，计算这几根管段平面夹角的平分线，把该检查井汇水区分割为若干区域，分别划分至对应的管段汇水区。

采用泰森多边形法划分的管段汇水区常常把其他管段包裹进来，如图7中粗线框所示。为解决这种不合理现象，本发明在检查井加密技术研究基础上，改进了上述管段汇水区划分方法。

检查井加密技术指在被划分汇水区的雨水管段上按照一定规则插补若干虚拟检查井，如间隔2米插入虚拟检查井，然后对这些虚拟检查井与真实存在的雨水检查井合并在一起提取所有检查井汇水区范围（如图8所示）。再把管段内部的检查井汇水区合并，对管段两端的检查井汇水区按照“就近汇入管段”处理后分配给对应的管段汇水区，进而生成管段汇水区。基于检查井加密技术的管段汇水区划分结果如图9所示，管段汇水区与排水管/渠交叉、检查井密度不够引起的划分误差等问题获得有效解决。

实施例五

本实施例介绍了一种基于检查井加密技术的排水口汇水区划分方法。

针对深圳市京九铁路附近某片区排水口汇水区划分时，基于检查井加密技术，采用不同密度的虚拟检查井插补方法划分的排水口汇水区结果为如图10（a）~图10（d) 所示的四种不同虚拟检查井插补方式下排水口汇水区划分的结果示意图，其中，图10（a）为五虚拟检查井，图10（b）为间隔10米插入虚拟检查井，图10（c）为间隔5米插入虚拟检查井，图10（d）为间隔2米插入虚拟检查井，随着检查井密度增加，提取的排水口汇水区边界变得越平滑。

为了更好地理解本发明，以上结合本发明的具体实施例做了详细描述，但并非是对本发明的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，均仍属于本发明技术方案的范围。本说明书中每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

Claims (10)

1.一种基于城市雨水汇水区计算方法，包括获取基础数据，其特征在于，还包括以下步骤：

步骤1：数据收集与标准化处理；

步骤2：雨篦子/检查井汇水区划分；

步骤3：排水设施连通性计算；

步骤4：管段汇水区划分；

步骤5：排水口汇水区划分。

2.如权利要求1所述的基于城市雨水汇水区计算方法，其特征在于，采用空间就近方法、外边界控制方法、汇水路径最短方法中至少一个方法进行所述雨篦子/检查井汇水区划分，所述空间就近法是指汇水区内的任何位置与对应雨篦子/检查井距离最近方法；所述外边界控制方法把地表分水岭信息作为外边界控制条件；所述汇水路径最短方法是指汇水区内的任何位置与对应雨篦子/检查井的实际汇水路径最短。

3.如权利要求1所述的基于城市雨水汇水区计算方法，其特征在于，所述步骤3包括以下子步骤：

步骤31：从每个排水口节点出发，根据管网节点数据与雨水排水管/渠数据间的属性拓扑关系向上游追溯，直至获取所有与该排水口相连的排水设施数据；

步骤32：针对所有排水口节点关联的排水管网搜索完毕后，对剩余的区域随机选取一个排水节点作为起点，同样根据管网节点数据与雨水排水管/渠数据间的属性拓扑关系分别向上游、下游追溯；

步骤33：获取所有与该管网节点相连的排水设施数据，得到所有连通区域的排水设施数据分片工作。

4.如权利要求1所述的基于城市雨水汇水区计算方法，其特征在于，所述步骤4包括针对管段端点的检查井汇水区分配时，依据就近汇入管段原则，计算这几根管段平面夹角的平分线，把该检查井汇水区分割为若干区域，再分别划分至对应的管段汇水区。

5.如权利要求1所述的基于城市雨水汇水区计算方法，其特征在于，所述步骤5包括基于常规检查井的管段汇水区划分和基于检查井加密技术的管段汇水区划分。

6.如权利要求5所述的基于城市雨水汇水区计算方法，其特征在于，所述检查井加密技术指通过加密插入排水管段的虚拟检查井，再生成包含真实存在检查井和虚拟检查井的检查井汇水区，通过合并管段/排水口对应检查井汇水区的方法。

7.如权利要求6所述的基于城市雨水汇水区计算方法，其特征在于，所述虚拟检查井的插值方法为基于管线的端点与检查井的空间关系，按照等比例关系创建虚拟检查井，

利用管线两个端点的坐标（x1，y1）、（x2，y2），以及虚拟检查井距起点的距离d，生成新的检查井位置，并创建空间对象。

8.如权利要求7所述的基于城市雨水汇水区计算方法，其特征在于，所述插值方法包括计算管线的长度r，计算公式为r=sqrt((x1-x2)×(x1-x2)+(y1-y2)×(y1-y2))。

9.如权利要求8所述的基于城市雨水汇水区计算方法，其特征在于，所述插值方法还包括计算新的检查井位置（cx，cy），计算公式为cx = (d×(x2-x1))÷r + x1，cy = (d×(y2-y1)) ÷r + y1，其中，d为虚拟检查井距起点的距离。

10.一种基于城市雨水汇水区计算系统，包括用于获取基础数据的数据获取模块，其特征在于，还包括以下模块：

数据处理模块：用于进行数据收集与标准化处理；

连通性计算模块：用于进行排水设施连通性计算；

汇水区划分模块：用于对雨篦子/检查井汇水区、管段汇水区和排水口汇水区进行划分；

所述系统按照如权利要求1的方法进行城市雨水汇水区计算。

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