CN112560231B - 一种基于gis的径流站点空间位置校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于GIS的径流站点空间位置校正方法，包括以下步骤：获取待校正流域所有径流站点的基本信息；利用ArcGIS工具建立径流站点的矢量文件，并添加控制面积等属性信息；利用ArcGIS工具和DEM数据，生成待校正流域的汇流累积量和栅格河网；利用ArcGIS工具建立径流站点缓冲区，提取缓冲区内的栅格河网并转为矢量点文件，并获取各矢量点对应的汇流累积量，即集水区面积；将径流站点控制面积与其缓冲区内各矢量点的集水区面积进行比较，选取面积最接近的矢量点作为校正后的径流站点。本发明涉及水文径流模拟技术领域，具有与ArcGIS工具高度融合、使用方便、计算快速和校正准确的优点，解决了径流站点位置与水文模型中的河流存在偏差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及水文径流模拟技术领域，具体为一种基于GIS的径流站点空间位置校正方法。
背景技术
水文模型是指用模拟方法将复杂的水文现象和过程经概化所给出的近似的科学模型，按模拟方式分为水文物理模型(实体模型、比尺模型)和水文数学模型两种基本类型，水文物理模型是具有原型(即研究对象)主要物理性质的模型，如在实验室中将一个流域按相似原理缩小，或将原土样搬到实验室所做的实验等，水文数学模型则是遵循数学表达式相似的原理来描述水文现象物理过程的模型，却不考虑原型的物理本质，如汇流，既不把河段搬到实验室，也不仿造一个人工河段进行实验，而是用一个物理本质与其不同却具有相同数学表达式的方程式表示汇流，从而描述出实际汇流的物理过程，这两种模型之间存在着密切的联系，因为物理模型的研究是数学模型的基础，而数学模型则是物理模型的有力表达方式，水文模型在水文理论研究和实践中具有重要意义。
随着GIS技术和遥感数据的发展，水文模型已成为模拟水文过程和研究水资源的重要途径，具有重要的实践意义。其中，径流站点和DEM数据是开展分布式物理水文模拟的重要基础。受到资料准确性和数据空间分辨率的影响，径流站点的实际位置常常与由DEM生成的矢量河道存在偏离，因此将径流站点校正到矢量河道上，才能顺利地开展水文模拟。在目前的研究中，当径流站点较少时，通常采用手动方式对径流站点进行位置校正；但是当研究范围较大时，人工工作量会比较繁重，因此，需要构建一种能够对径流站点位置进行批量精准校正的方法。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于GIS的径流站点空间位置校正方法，解决了径流站点位置与水文模型中的河流存在偏差的问题。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于GIS的径流站点空间位置校正方法，具体包括以下步骤：
S1、获取待校正流域的径流站点的基本信息；
S2、利用ArcGIS工具生成径流站点的矢量文件，并添加属性信息；
S3、利用ArcGIS工具和DEM数据，生成径流站点所在地区的汇流累积量和栅格河网；
S4、利用ArcGIS工具建立径流站点缓冲区，提取缓冲区内的栅格河网并转为矢量点文件；
S5、利用ArcGIS工具和流域的汇流累积量数据，获取各矢量点对应的汇流累积量，即集水区面积；
S6、将径流站点控制面积与其缓冲区内各矢量点的集水区面积进行比较，选取面积最接近的矢量点作为校正后的径流站点。
作为发明的一种优选技术方案，所述步骤S1中的基本信息包括径流站点的站台号、空间坐标和集水区面积信息，所述获取方法是通过查阅水文统计资料。
作为发明的一种优选技术方案，所述步骤S2中的矢量文件是指径流站点的矢量点数据，所述属性信息包括站台号、空间坐标和集水区面积信息。
作为发明的一种优选技术方案，所述步骤S3中还需要进行填洼和生成流向信息，以消除洼地对流向和汇流累积量的影响。
作为发明的一种优选技术方案，所述步骤S4通过设置径流站点的搜索半径来建立径流站点缓冲区，进而通过步骤S3获得的待校正流域的栅格河网切割径流站点缓冲区，获取各缓冲区内的栅格河网，并将其转为矢量点文件。
作为发明的一种优选技术方案，所述步骤S5的具体步骤为：利用步骤S4得到的矢量点文件和流域的汇流累积量，来获取各个矢量点对应的汇流累积量，即集水区面积。
作为发明的一种优选技术方案，所述步骤S6通过将将径流站点控制面积与其缓冲区内各矢量点的集水区面积进行比较，选取面积最接近的矢量点作为校正后的径流站点。
（三）有益效果
本发明利用ArcGIS工具生成径流站点的矢量文件，进而按照搜索半径建立径流站点缓冲区，并通过将径流站点缓冲区内栅格河网转为矢量点，将径流站点控制面积与其附近矢量点集水区面积进行比较，选取集水区面积最接近的矢量点作为校正后的径流站点。具有与ArcGIS工具高度融合、使用方便、计算快速和校正准确的优点，解决了径流站点位置与水文模型中的河流存在偏差的问题。
附图说明
图1为本发明的工作线路原理图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供一种技术方案：一种基于GIS的径流站点空间位置校正方法，具体包括以下步骤：
S1、通过水文统计资料，获取待校正流域的径流站点的站台号、空间坐标和控制面积信息；
S2、利用ArcGIS工具生成径流站点的矢量点数据，并添加站台号、空间坐标和控制面积等属性信息；
S3、利用ArcGIS工具和DEM数据，生成径流站点所在流域的流向、汇流累积量和栅格河网；
S4、利用ArcGIS工具，通过设置搜索半径建立径流站点缓冲区，通过步骤S3获得的待校正流域的栅格河网切割径流站点缓冲区，提取径流站点缓冲区内的栅格河网并转为矢量文件；
S5、利用步骤S4提取的矢量点文件和流域的汇流累积量数据，来获取各个各矢量点对应的汇流累积量，即集水区面积；
S6、将步骤S5获取的矢量点文件的集水区面积与径流站点控制面积进行比较，选取面积最接近的矢量点作为校正后的径流站点。
ArcGIS为用户提供一个可伸缩的，全面的GIS平台，ArcObjects包含了许多的可编程组件，从细粒度的对象（例如单个的几何对象）到粗粒度的对象（例如与现有ArcMap文档交互的地图对象）涉及面极广，这些对象为开发者集成了全面的GIS功能。
ArcGIS工具能够将数据存储在易于访问的表中，并且大部分工作流都包括某种表管理操作，例如，添加或删除字段、创建表间关系或根据包含坐标的列创建要素，表分析和管理介绍了，ArcGIS工具是用于管理表的基本工具。
DEM是通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟（即地形表面形态的数字化表达），它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型。
综上，本发明通过获取径流站点的位置、控制面积等基本信息；利用ArcGIS工具获取径流站点所在地区的DEM数据，并计算出汇流累积量和栅格河网；获取径流站点周围缓冲区内的栅格河网并转为矢量点；将矢量点对应的汇流累积量折算成集水区面积，与径流站点统计资料中的实际控制面积进行对比；选择汇流累积量与径流站点实际控制面积最接近的栅格点作为径流站点的校正点，该方法具有与ArcGIS高度融合、使用方便、计算快速和校正准确的优点，很好的解决了径流站点位置与水文模型汇中的河流存在偏差的问题。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (2)
1.一种基于GIS的径流站点空间位置校正方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、获取待校正流域的径流站点的基本信息，所述基本信息包括径流站点的站台号、空间坐标和控制面积信息，获取方法是通过查阅水文统计资料；
S2、利用ArcGIS工具生成径流站点的矢量文件，并添加属性信息，所述矢量文件是指径流站点的矢量点数据，所述属性信息包括站台号、空间坐标和控制面积信息；
S3、利用ArcGIS工具和DEM数据，生成待校正流域的汇流累积量和栅格河网，本步骤中还需要进行填洼和生成流向信息，以消除洼地对流向和汇流累积量的影响；
S4、利用ArcGIS工具通过设置径流站点的搜索半径来建立径流站点缓冲区，进而通过步骤S3获得的待校正流域的栅格河网切割径流站点缓冲区，获取各缓冲区内的栅格河网，并将其转为矢量点文件；
S5、利用ArcGIS工具和流域的汇流累积量数据，获取各矢量点对应的汇流累积量，即集水区面积；
S6、将径流站点控制面积与其缓冲区内各矢量点的集水区面积进行比较，选取面积最接近的矢量点作为校正后的径流站点。
2.根据权利要求1所述的一种基于GIS的径流站点空间位置校正方法，其特征在于：所述步骤S5的具体步骤为，利用步骤S4得到的矢量点文件和流域的汇流累积量，来获取各个矢量点对应的汇流累积量，即集水区面积。
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