CN112325861A - 一种积水监测和计算方法及终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种积水监测和计算方法及终端，其方法包括以下步骤：S1、测量待监测区域的地理地形，根据待监测区域的地理地形计算极值低点和剖面的波峰波谷计算出待监测区域的监测点、监测点的数量和每个监测点所监测的覆盖区域；S2、在所计算出的每一个监测点上安装水位监测器，监测点位于待监测区域的极值低点；S3、实时获取每一个监测点上的水位监测器所返回的第一积水深度值，获取计算每个区域位置的实时积水深度值；S4、按照预先设定的积水程度等级标准，将实时积水深度值分别以不同颜色标注在GIS地图上。本发明提供监测区域的实时积水数据和积水趋势研判，并为积水监测能力的提升提供了思路、方法的新路径。

Description

一种积水监测和计算方法及终端

技术领域

本发明涉及积水监测技术领域，特别涉及一种积水监测和计算方法及终端。

背景技术

近年来，城市积水现象频发，道路积水、车库积水和下穿积水等积水现象造成人员伤亡、车辆受淹和设施损毁，给生命财产安全造成了严重影响，也对我国城市发展、应急指挥和市政设施提出了治理能力现代化的要求。

开展新形势下的积水监测，提供精准实时的积水数据、科学完整的预警研判和态势感知对于市民的平安出行、政府的应急处置都有较强的现实意义和深远影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种积水监测和计算方法及终端，以提供精确的积水监测数据。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种积水监测和计算方法，包括步骤：

S1、测量待监测区域的地理地形，根据所述待监测区域的地理地形计算极值低点和剖面的波峰波谷计算出待监测区域的监测点、监测点的数量和每个监测点所监测的覆盖区域，所述地理地形包括剖面、断面、高程和极值点，所述极值低点为所述待监测区域上比两边的高程都更小的区域位置；

S2、在所计算出的每一个监测点上安装水位监测器，所述监测点位于待监测区域的极值低点；

S3、实时获取每一个监测点上的水位监测器所返回的第一积水深度值，获取当前位置的第一高程值以及所述当前位置所对应的监测点的第二高程值，根据所述当前位置所对应的监测点的水位监测器所返回的所述第一积水深度值、所述第一高程值以及所述第二高程值得到所述每个区域位置的实时积水深度值；

S4、按照预先设定的积水程度等级标准，将所述实时积水深度值分别以不同颜色标注在GIS地图上。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：

一种积水监测和计算终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一种积水监测和计算方法。

本发明的有益效果在于：一种积水监测和计算方法及终端，在待监测区域的极值低点上安装监测设备，对若干个监测点的实时积水深度的关联和计算，提供该区域的实时积水数据和积水趋势研判。本方法创新了测量、水文、气象和市政等行业领域以及计算机通信和模式识别等技术领域的结合，为积水监测能力的提升提供了思路、方法的新路径。

附图说明

图1为本发明实施例的一种积水监测和计算方法的流程示意图；

图2为本发明实施例涉及的待监测道路的部分道路示意图；

图3为本发明实施例涉及的实时积水深度值的计算示意图；

图4为本发明实施例的一种积水监测和计算终端的结构示意图。

标号说明：

1、一种积水监测和计算终端；2、处理器；3、存储器。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1至图3，一种积水监测和计算方法，包括步骤：

S1、测量待监测区域的地理地形，根据所述待监测区域的地理地形计算极值低点和剖面的波峰波谷计算出待监测区域的监测点、监测点的数量和每个监测点所监测的覆盖区域，所述地理地形包括剖面、断面、高程和极值点，所述极值低点为所述待监测区域上比两边的高程都更小的区域位置；

S2、在所计算出的每一个监测点上安装水位监测器，所述监测点位于待监测区域的极值低点；

S3、实时获取每一个监测点上的水位监测器所返回的第一积水深度值，获取当前位置的第一高程值以及所述当前位置所对应的监测点的第二高程值，根据所述当前位置所对应的监测点的水位监测器所返回的所述第一积水深度值、所述第一高程值以及所述第二高程值得到所述每个区域位置的实时积水深度值；

S4、按照预先设定的积水程度等级标准，将所述实时积水深度值分别以不同颜色标注在GIS地图上。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：在待监测区域的极值低点上安装监测设备，对若干个监测点的实时积水深度的关联和计算，提供该区域的实时积水数据和积水趋势研判。本方法创新了测量、水文、气象和市政等行业领域以及计算机通信和模式识别等技术领域的结合，为积水监测能力的提升提供了思路、方法的新路径。

进一步地，所述步骤S1和所述步骤S2之间还包括以下步骤：

将待监测区域的每一子区域划分成连续且最大高程和最小高程之间的差等于第一预设高程差值的区域单元，建立区域单元表，所述区域单元表包括每一个区域单元的最大高程和最小高程；

所述步骤S3中的所述第一高程值为当前位置所对应的当前区域单元的最大高程或最小高程或平均高程。

从上述描述可知，在最大高程和最小高程之间的差等于第一预设高程差值的区域单元时，即同一个区域单元内的积水数据相差不大，从而在不影响积水数据的检测精度的情况下，减少计算量。

进一步地，若所述区域单元中存在有极值点，则所述区域单元中的一端截止到所述极值点，所述极值点包括两边的高程均为更大的极值高点及两边的高程均为更小的极值低点。

从上述描述可知，即使得极值点的两端是属于不同区域单元，这是因为在进行监测点的选定时，是基于极值点之间的高程差来决定的，对于区域来说，所采集到的极值点中的极值高点和极值低点是间隔排列，交替出现，比如极值高点、极值低点、极值高点、极值低点等，此时，极值点的两端是属于不同区域单元，也就是说明了区域单元只在一个相邻的极值低点和极值高点之间，从而在后续能够准确的获取到对应的监测点以进行积水数据的实时监测。

进一步地，所述步骤S1中获取待监测区域上的每一区域的高程数据具体包括以下步骤：

获取所述待监测区域的每一区域的基础数据，所述基础数据包括区域的平面位置和高程，建立包括区域ID、区域名称以及基础数据的区域数据表；

所述区域单元表还包括区域单元ID、区域ID以及区域名称。

从上述描述可知，根据测绘手段，在待监测区域的不同位置上分别采集高程数据，理论上来说，采集点的位置越密集，得到的区域数据越精确，之后建立的区域数据表和区域单元表通过区域ID、区域名称进行关联对应。

进一步地，所述步骤S1中得到所述监测点包括以下步骤：

从所述待监测区域中获取每一区域的极值点，所述极值点包括两边的高程均为更大的极值高点以及两边的高程均为更小的极值低点；

当同一区域上的极值低点与相邻的两个极值高点的高程差值均大于第二预设高程差值时，将所述极值低点作为监测点。

从上述描述可知，设置一个可以安全行驶的水面最大高度值，将其作为第二预设高程差值，当同一区域上的极值低点与相邻的两个极值高点的高程差值均大于第二预设高程差值时，则认为这是一个积水面，由于两端的极值高点都比极值低点高第二预设高程差值，则表明该积水面的积水是会超过第二预设高程差值，即会影响到行人或汽车的正常行驶，因此在此处设置监测点以实时监控积水程度是否会影响到正常的交通行驶，从而为用户的安全出行提供一个可靠的数据支持。

进一步地，所述步骤S1中得到所述监测点还包括以下步骤：

若同一区域上的所述极值低点与相邻任意一个极值高点的高程差值小于或等于第二预设高程差值时，将所述极值低点标记为待测点；

若同一区域上存在连续多个极值低点被标记为待测点，则选取其中一个待测点作为监测点。

从上述描述可知，当其中一个极值高点与极值低点的高程差小于第二预设高程差值，即可以把这个极值高点忽略不计，但是，若存在两个相邻的极值低点被标记为待测点，则在这个区域面上是有可能形成积水，因此，将其中一个待测点作为监测点进行是否积水的监测，以保障用户的安全出行。

进一步地，所述步骤S2具体包括以下步骤：

将所述水位监测器的监测端与所述监测点所在的路面水平，将所述水位监测器上监测端以下部分垂直埋入在对应的监测点上的预埋孔内，且在所述水位监测器与所述预埋孔的孔间间隙内进行水泥浇注，以在所述监测点上固定安装有所述水位监测器，所述监测点位于待监测区域的极值低点。

从上述描述可知，提供一种水位监测器固定在监测点上的较佳实施方式。

进一步地，所述步骤S3具体包括以下步骤：

实时获取每一个监测点上的水位监测器所返回的第一积水深度值h_A，获取当前位置的第一高程值H_I以及所述当前位置所对应的监测点的第二高程值H_A，根据所述第一积水深度值h_A、所述第一高程值H_I以及所述第二高程值H_A得到所述每个区域位置的实时积水深度值h_I＝h_A-H_I+H_A。

从上述描述可知，根据上述公式可以快速且精确的得到每一个位置的实时积水数据。

进一步地，所述待监测区域为道路。

从上述描述可知，即在道路上实现积水监测。

请参照图4，一种积水监测和计算终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一种积水监测和计算方法。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：在待监测区域的极值低点上安装监测设备，对若干个监测点的实时积水深度的关联和计算，提供该区域的实时积水数据和积水趋势研判。本方法创新了测量、水文、气象和市政等行业领域以及计算机通信和模式识别等技术领域的结合，为积水监测能力的提升提供了思路、方法的新路径。

请参照图1至图3，本发明的实施例一为：

一种积水监测和计算方法，在本实施例中，待监测区域为道路，即在道路上实现积水监测，其具体包括以下步骤：

S1、测量待监测道路的地理地形，根据待监测道路的地理地形计算极值低点和剖面的波峰波谷计算出待监测道路的监测点、监测点的数量和每个监测点所监测的覆盖区域，地理地形包括剖面、断面、高程和极值点，极值低点为待监测道路上比两边的高程都更小的道路位置；

如图2所示，极值低点包括A、D、F三点，在本实施例中可以考虑在这三个点都作为监测点，其中高程是指海拔高程。

其中，在步骤S1之前还包括对待监测区域及相关区域的人员走访、历史情况和媒体报道等，为后续的设备安装进行实际调研。

在本实施例中，步骤S1具体包括以下步骤：

S01、获取待监测道路的每一条道路的高程数据；

具体的，获取待监测道路的每一条道路的基础数据，基础数据包括道路的平面位置和高程，建立包括道路ID、道路名称以及基础数据的道路数据表；

在本实施例中，通过测绘手段去得到每一条道路的基础数据，其中包括每个测量位置的高程。

S02、将待监测道路的每一条道路划分成连续且最大高程和最小高程之间的差等于第一预设高程差值的道路单元，建立道路单元表，道路单元表包括每一个道路单元的最大高程和最小高程，若道路单元中存在有极值点，则道路单元中的一端截止到极值点，极值点包括两边的高程均为更大的极值高点及两边的高程均为更小的极值低点；

其中，道路单元表还包括道路单元ID、道路ID以及道路名称。

其中，第一预设高程差值可以为3厘米-10厘米，在本实施例中，优选为5cm，即这个道路单元中的最大高程和最小高程之间的差等于5cm怎认为是一个道路单元，这样后续以一个道路单元作为一个积水监测的单位，在其应用到很长的待监测道路上，可以有效减少计算量且不会影响积水监测精度。

步骤S2具体包括以下步骤：

获取当前道路单元的第一高程值以及当前道路单元所对应的监测点的第二高程值，根据当前道路单元所对应的监测点的水位监测器所返回的第一积水深度值、第一高程值以及第二高程值得到每个道路位置的实时积水深度值，第一高程值为当前道路单元的最大高程或最小高程或平均高程。

在本实施例中，第一高程值为当前道路单元的最大高程。

S03、从待监测道路的高程数据中获取每一条道路的极值点，极值点包括两边的高程均为更大的极值高点以及两边的高程均为更小的极值低点；

本实施例中不需要将所有的极值低点作为监测点，如图2所示的从待监测道路上某一条道路的极值点包括了A-G，其中A、D、F三点为极值低点，B、C、E、G四点为极值高点，I表示两个较小圆点之间的道路单元。

S04、当同一条道路上的极值低点与相邻的两个极值高点的高程差值均大于第二预设高程差值时，将极值低点作为监测点。

在本实施例中，第二预设高程差值为15cm，这是大多数汽车都能驾驶过的水面高度。

如图2所示，此时，极值低点A点与相邻的极值高点B、C的高程差值均大于15cm，极值低点D与相邻的极值高点C的高程差值大于15cm且与相邻的极值高点E的高程差值小于15cm，极值低点F与相邻的极值高点G的高程差值大于15cm且与相邻的极值高点E的高程差值小于15cm，由此，极值低点A作为监测点，而极值低点D、F不满足上述条件，暂不作为监测点。

S05、若同一条道路上的极值低点与相邻任意一个极值高点的高程差值小于或等于第二预设高程差值时，将极值低点标记为待测点；

S06、若同一条道路上存在连续多个极值低点被标记为待测点，则选取其中一个待测点作为监测点。

具体的，在同一条道路上存在连续多个极值低点被标记为待测点，将连续多个极值低点在两侧的极值低点的相邻极值高点之间的道路作为一个道路片段，这个道路片段包括两侧的极值高点、中间连续多个被标记为待测点的极值低点以及中间的多个极值高点，由此，若两侧的极值高点与中间的所有极值低点的高程差值均小于或等于第二预设高程差值，则这个道路片段相当于平面，不选取监测点；若两侧极值高点中存在一个与中间的任意一个极值低点的高程差值大于第二预设高程差值，则这个道路片段相当于一端是坡面另一端为平面，水会从平面位置流出，则不选取监测点，若两侧极值高点中均与中间的任意一个极值低点的高程差值大于第二预设高程差值，则选取与两侧极值高点的高程差值大于第二预设高程差值的一个极值低点作为监测点。

如图2所示，连续两个极值低点D、F是待测点，且，连续两个极值低点D、F和两侧的极值高点C、G的高程差值均大于15cm，则选取其中D或者F作为监测点，在本实施例中，选取极值低点D作为监测点，即最终只需要在极值低点A和D上埋入水位监测器即可。

在本实施例中，还考虑为每个监测点设定一个监测的道路区域，比如A点监测的道路区域为BAC路段，D点监测的道路区域CDEFG路段，由此可知，每一个监测点监测的道路区域至少包括相邻两个极值高点之间的道路区域。

S2、在所计算出的每一个监测点上安装水位监测器，监测点位于待监测道路的极值低点；

在本实施例中，步骤S2中的水位监测器的监测端与监测点所在的路面水平，水位监测器上监测端以下部分垂直埋入在对应的监测点上的预埋孔内，且在水位监测器与预埋孔的孔间间隙内进行水泥浇注，以在监测点上固定设置有水位监测器。

其中，还根据业主单位的指定区域和测量信息标定的准确位置和数量来对应安装监测设备，在确认信号并经过一段时间的数据检验后视为建设完成，安装监测设备主要用于采集获取该位置的实时或定时积水数据。

S3、实时获取每一个监测点上的水位监测器所返回的第一积水深度值，获取当前位置的第一高程值以及当前位置所对应的监测点的第二高程值，根据当前位置所对应的监测点的水位监测器所返回的第一积水深度值、第一高程值以及第二高程值得到每个道路位置的实时积水深度值；

其中，比如在I这个道路单元的路面位置，其对应的是在BAC组成的道路区域内，因此，其对应是A这个监测点。由此，可以将一个极值低点和相邻两个极值高点之间的这个道路区域作为这个极值低点的监测范围，即当前位置所对应的监测点是当前位置所处的道路区域内的监测点。

如图3所示，步骤S3具体包括以下步骤：

获取当前位置的第一高程值H_I以及当前位置所处的道路面的监测点的第二高程值H_A，根据当前位置所处的道路面的监测点的水位监测器所返回的第一积水深度值h_A、第一高程值H_I以及第二高程值H_A得到每个道路位置的实时积水深度值h_I＝h_A-H_I+H_A。

比如第一高程值H_I为10.8米，第二高程值H_A为8.6米，第一积水深度值h_A为3米，则每个道路位置的实时积水深度值h_I＝3-10.8+8.6＝0.8米，由此，从而可以快速且精确的得到道路面上每一个位置的实时积水深度。

在本实施例中，待监测道路可以是任意需要监测积水的道路，比如市政道路等等。

S4、按照预先设定的积水程度等级标准，将实时积水深度值分别以不同颜色标注在GIS地图上。

在本实施例中，按照积水程度等级标准分别以红黄蓝三色标注在GIS地图上，其中红色表示道路积水严重，无法通行；黄色表示中度积水预警，谨慎通行；蓝色便是轻度积水，可以无障碍文明通行，在其他等同实施例中，可以使用其他颜色分两个或更多的等级标准进行显示。

其中，在地图上展示还包括监测点数据集成展示、道路积水展示、城市积水淹没展示和3D淹没展示等。

请参照图4，本发明的实施例二为：

一种积水监测和计算终端1，包括存储器3、处理器2及存储在存储器3上并可在处理器2上运行的计算机程序，处理器2执行计算机程序时实现上述实施例一中的一种积水监测和计算方法。

综上所述，本发明提供的一种积水监测和计算方法及终端，在待监测区域的极值低点上安装监测设备，对若干个监测点的实时积水深度的关联和计算，提供该区域的实时积水数据和积水趋势研判。本方法创新了测量、水文、气象和市政等行业领域以及计算机通信和模式识别等技术领域的结合，为积水监测能力的提升提供了思路、方法的新路径。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种积水监测和计算方法，其特征在于，包括步骤：

S1、测量待监测区域的地理地形，根据所述待监测区域的地理地形计算极值低点和剖面的波峰波谷计算出待监测区域的监测点、监测点的数量和每个监测点所监测的覆盖区域，所述地理地形包括剖面、断面、高程和极值点，所述极值低点为所述待监测区域上比两边的高程都更小的区域位置；

S2、在所计算出的每一个监测点上安装水位监测器，所述监测点位于待监测区域的极值低点；

S3、实时获取每一个监测点上的水位监测器所返回的第一积水深度值，获取当前位置的第一高程值以及所述当前位置所对应的监测点的第二高程值，根据所述当前位置所对应的监测点的水位监测器所返回的所述第一积水深度值、所述第一高程值以及所述第二高程值得到所述每个区域位置的实时积水深度值；

S4、按照预先设定的积水程度等级标准，将所述实时积水深度值分别以不同颜色标注在GIS地图上。

2.根据权利要求1所述的一种积水监测和计算方法，其特征在于，所述步骤S1和所述步骤S2之间还包括以下步骤：

将待监测区域的每一子区域划分成连续且最大高程和最小高程之间的差等于第一预设高程差值的区域单元，建立区域单元表，所述区域单元表包括每一个区域单元的最大高程和最小高程；

所述步骤S3中的所述第一高程值为当前位置所对应的当前区域单元的最大高程或最小高程或平均高程。

3.根据权利要求2所述的一种积水监测和计算方法，其特征在于，若所述区域单元中存在有极值点，则所述区域单元中的一端截止到所述极值点，所述极值点包括两边的高程均为更大的极值高点及两边的高程均为更小的极值低点。

4.根据权利要求3所述的一种积水监测和计算方法，其特征在于，所述步骤S1中获取待监测区域上的每一区域的高程数据具体包括以下步骤：

获取所述待监测区域的每一区域的基础数据，所述基础数据包括区域的平面位置和高程，建立包括区域ID、区域名称以及基础数据的区域数据表；

所述区域单元表还包括区域单元ID、区域ID以及区域名称。

5.根据权利要求1所述的一种积水监测和计算方法，其特征在于，所述步骤S1中得到所述监测点包括以下步骤：

从所述待监测区域中获取每一区域的极值点，所述极值点包括两边的高程均为更大的极值高点以及两边的高程均为更小的极值低点；

当同一区域上的极值低点与相邻的两个极值高点的高程差值均大于第二预设高程差值时，将所述极值低点作为监测点。

6.根据权利要求1所述的一种积水监测和计算方法，其特征在于，所述步骤S1中得到所述监测点还包括以下步骤：

若同一区域上的所述极值低点与相邻任意一个极值高点的高程差值小于或等于第二预设高程差值时，将所述极值低点标记为待测点；

若同一区域上存在连续多个极值低点被标记为待测点，则选取其中一个待测点作为监测点。

7.根据权利要求1所述的一种积水监测和计算方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：

将所述水位监测器的监测端与所述监测点所在的路面水平，将所述水位监测器上监测端以下部分垂直埋入在对应的监测点上的预埋孔内，且在所述水位监测器与所述预埋孔的孔间间隙内进行水泥浇注，以在所述监测点上固定安装有所述水位监测器，所述监测点位于待监测区域的极值低点。

8.根据权利要求1所述的一种积水监测和计算方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：

实时获取每一个监测点上的水位监测器所返回的第一积水深度值h_A，获取当前位置的第一高程值H_I以及所述当前位置所对应的监测点的第二高程值H_A，根据所述第一积水深度值h_A、所述第一高程值H_I以及所述第二高程值H_A得到所述每个区域位置的实时积水深度值h_I＝h_A-H_I+H_A。

9.根据权利要求1所述的一种积水监测和计算方法，其特征在于，所述待监测区域为道路。

10.一种积水监测和计算终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1-9任一所述的一种积水监测和计算方法。

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