CN112650792A - 城市水流模拟中要素水流流量自动识别与存储方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种城市水流模拟中要素水流流量自动识别与存储方法及系统，其中系统包括要素对象化标识与虚拟存储模块、要素对象化输入网格生成模块、基于要素的空间离散网格生成模块、要素关联网格索引标识模块、网格流量时序统计模块、要素水流流量动态组织与管理模块；方法包括：城市地表要素进行对象化标识与虚拟存储，对城市地表水文要素进行空间离散网格要素化标记，用网格流量时序统计各城市地表水文要素在每个模拟时刻的水流流量，将得到的城市地表水文要素水流流量信息进行统一的组织和管理，并提供相关接口供其它程序查询和使用。提升了城市雨洪过程建模及模拟中的关键水文信息获取能力及城市雨洪过程建模及模拟应用能力。

Description

城市水流模拟中要素水流流量自动识别与存储方法及系统
技术领域
本发明属于地理信息技术领域，具体涉及到一种城市水流模拟中要素水流流量自动识别与存储方法及系统。
背景技术
近年来在高速的城镇化进程及全球气候变化的双重作用下，城市洪涝灾害问题频繁发生，严重影响着人们的生活和生命财产安全。许多的新技术和新方法被应用于去解决城市洪涝问题，以提升城市雨洪基础设施规划及灾害管理部门对城市洪涝灾害的应对能力，其中城市水流过程模拟模型以其在城市复杂环境下水流运动规律揭示、洪涝灾害动态演化预测分析等方面的优势，被广泛应用于城市洪涝灾害的预防和管理工作中。城市水流过程建模及模拟面对的是极端复杂的城市下地面环境，影响及作用于城市雨洪过程的要素类型多，主要包括地表下垫面因子(地形和土地利用)、排水管网、道路、建筑物、自然或人工湖泊等，不同的要素对城市雨洪过程的建模及模拟的影响和作用机制是不同的，称为空间异质性特征。城市的空间异质性特征使得城市水流过程模拟变得十分复杂，在此情景下，更是难以认知和分析不同要素对城市水流过程的影响和作用机制。因此，如何自动化地识别和存储城市水流过程模拟中，不同要素的水流流量，以用于支持分析不同要素对城市水流过程的影响和作用机制，是深层次模拟城市洪涝形成过程和揭示城市洪涝形成原因的基本途径，也是提升城市洪涝灾害应对能力和面向雨洪管理的城市规划能力的关键技术。
目前,国内外应用于城市雨洪过程建模及模拟的商业软件、开源模型系统数量和类型众多，如：MIKE Urban、ICF InfoWorks、Digital Water、U-Water、SWMM、ANUGA、LISFLOOD等。这些城市雨洪管理商业软件平台有着各自的功能和模拟能力，其中MIKEUrban和ICF InfoWorks具备较强的城市地表水流和地下水流的耦合模拟能力，是目前最为主流的用于城市雨洪管理的商业软件平台，但这两款软件都将城市地表环境中的各类空间异质性要素属性概化为土地利用类型参数，单个要素的空间属性也没有进行刻画和表达。Digital Water和U-Water等商业软件主要是在开源模型封装的基础上实现的，为用户提供了良好的可视化交互界面和数据预处理组件，但这两款软件在地表水流过程模拟方面，均将地表要素的属性概化为汇水功能区的参数。SWMM、ANUGA、LISFLOOD等开源的模型系统在城市地表要素模拟方面往往也只考虑地形因子或将地表要素属性概化为汇水功能区。综上所述，现有的应用于城市雨洪管理的主流商业平台，在城市水流过程模拟方面，目前的技术不具备要素水流流量的自动识别与存储能力，导致难以考虑单个要素对城市水流过程的影响和作用机制，严重限制了模型在城市雨洪规划和管理方面的应用能力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有城市雨洪过程建模及模拟中存在的不足，提供一种提升城市雨洪过程建模及模拟中的关键水文信息获取能力及城市雨洪过程建模及模拟应用能力的城市水流模拟中要素水流流量自动识别与存储方法。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种城市水流模拟中要素水流流量自动识别与存储方法，由以下步骤组成：
S1.将城市地表要素进行对象化标识与虚拟存储
加载和解析城市地表水文要素空间坐标数据，构建城市地表水文要素数据逻辑存储对象，对城市地表水文要素唯一对象化标识编码；
S2.对城市地表水文要素进行空间离散网格要素化标记
将城市地表水文要素的空间坐标数据按照对象化方式进行单体化尺度的空间离散网格生成，用于实现在连续的地表空间离散网格中依然可以识别出单个要素对象所对应的网格；
构建城市地表水文要素关联网格索引标识，以文件的形式组织和存储各城市地表水文要素所包含和对应的离散网格；
S3.用网格流量时序统计各城市地表水文要素在每个模拟时刻的水流流量
计算每个模拟时刻每条网格边的水流入流量和出流量及每个网格单元的积水量和积水深度，结构化存储记录不同模拟时刻中每条网格边的水流入流量和出流量及每个网格单元积水量和积水深度，网格单元的积水量和积水深度用格式为“*.gwat”的文件存储，网格边的入流量和出流量用格式为“*.bwat”的文件存储；
S4.将得到的城市地表水文要素水流流量信息进行统一的组织和管理，并提供相关接口供其它程序查询和使用。
作为一种优选的技术方案，所述的步骤S1中城市地表水文要素数据逻辑存储对象由要素空间坐标存储、要素相关属性信息存储、要素空间参考系统描述信息、要素对象化标识信息结构化描述对象组成。
作为一种优选的技术方案，所述的步骤S1中城市地表水文要素唯一对象化标识编码方式为：要素类别代码—要素ID—要素外界矩形坐标，要素类别代码为该类型要素的英文全称或缩写，要素ID为26个英文字母的26进制式进行组合编码，默认为5位，不足5位的后面补0，要素外界矩形坐标为取该要素投影坐标的最小X坐标、最小Y坐标、最大X坐标、最大Y坐标的整数部分的组合。
作为一种优选的技术方案，所述的步骤S2中城市地表水文要素的单体化尺度的空间离散网格生成方法为：根据Delaunay三角形网格生成算法将城市地表水文要素用不规则三角形网格完全剖分，结合用Voronoi图论方法、三角形网格质量约束算法约束三角形网格的生成质量，使得在不规则的边界中所生成的三角形网格更加接近于等边等角三角形。
作为一种优选的技术方案，所述的步骤S3中网格单元的积水量和积水深度存储文件由头文件和内容文件组成，头文件包括模拟的起止时间、模拟的步长、总步数；内容文件为三角形网格的编号以及该三角形网格每个模拟时刻的积水量和积水深度；网格边的入流量和出流量存储文件由头文件和内容文件组成，头文件包括模拟的起止时间、模拟的步长、总步数；内容文件包括用两个顶点的ID号来表示的三角形网格的边，以及该边对应的入流量和出流量。
作为一种优选的技术方案，所述的步骤S2中城市地表水文要素所包含和对应的离散网格以结构化文本的方式存储在三个文件中，分别是三角形索引文件、三角形顶点索引文件、三角形顶点坐标存储文件，所述的三角形索引文件用于描述组成要素的三角形编号，所述的三角形顶点索引文件用于描述组成三角形的顶点索引及顺序，所述的三角形顶点坐标存储文件用于存储组成空间离散信息的所有三角形顶点的坐标信息。
作为一种优选的技术方案，所述的步骤S4中城市地表水文要素水流流量信息进行统一的组织和管理方法为：建立空间离散网格要素化索引，根据网格要素化索引获取该城市地表水文要素所包含的空间离散网格编号以及每个网格生成记录的时序流量信息，进行求和计算，即得到该城市地表水要素在一个或多个时刻的水流流量相关的数据。
作为一种优选的技术方案，所述的步骤S4中建立流量查询与统计接口，具体包括：任意单个要素单时刻的积水信息获取接口、任意单个要素任意多个时刻的积水信息获取接口、任意多个要素单时刻的积水信息获取接口、任意多个要素任意多个时刻的积水信息获取接口、多边区域内要素任意单个时刻的积水信息获取接口、多边形区域内要素任意多个时刻的积水信息获取接口。
作为一种优选的技术方案，所述的城市地表水文要素由道路、河流、池塘湖泊、建筑物、土地利用类型组成，所述的城市地表水文要素的几何类型为面状要素。
本发明还提供一种城市水流模拟中要素水流流量自动识别与存储系统，包括：要素对象化标识与虚拟存储模块、要素对象化输入网格生成模块、基于要素的空间离散网格生成模块、要素关联网格索引标识模块、网格流量时序统计模块、要素水流流量动态组织与管理模块；
所述的要素对象化标识与虚拟存储模块，用于城市地表水文要素在数据处理、空间离散、水流计算过程中唯一对象化标识；
所述的要素对象化输入网格生成模块，用于将城市地表水文要素空间坐标组织形式转换成空间离散网格生成模块可以识别输入数据的要素对象化组织方式，使得生成的网格依然可以清晰地描述城市地表水文要素的边界；
所述的基于要素的空间离散网格生成模块，用于将输入的一个或多个多边数据，按照条件参数生成不规则三角形网格，用这些不规则三角形网格完全剖分多边形内部区域；
所述的要素关联网格索引标识模块，用于各城市地表水文要素所包含和对应的三角形网格以结构化文本的方式存储；
所述的网格流量时序统计模块，用于统计各城市地表水文要素在每个模拟时刻的水流流量；
所述的要素水流流量动态组织与管理模块，用于将计算得到的城市地表水文要素水流流量信息进行统一的组织和管理，并提供相关接口供相应程序查询和使用。
本发明的有益效果如下：
本发明通过城市地表要素进行对象化标识与虚拟存储，使得城市水文模型建模及模拟的城市地表要素可以被对象化表达和数字化解析，在实现要素对象化标识与虚拟存储的基础上，对城市地表水文要素进行空间离散网格要素化标记，用于建立网格与要素对象之间的映射关系，使得生成的区域覆盖网格中所包含的单个要素依然可以被对象化标识，在完成输入数据解析和对象化标识、离散网格生成和对象化映射基础之上，用网格流量时序统计各城市地表水文要素在每个模拟时刻的水流流量，最后，针对不同城市地表水文要素的水流流量的输出和应用，建立了网格要素化索引、要素水流流量动态计算、流量查询与统计接口，以实现方便快速的要素水流流量动态组织与管理。总体来看，本发明建立了从原始数据到空间离散网格格式的要素对象化识别和标记，并在此基础上，构建了城市地表水文要素的水流流量识别与管理和城市地表水文水流流动的动态组织与管理模块，实现了不同要素水流流量自动识别与存储方法。
附图说明
图1是本发明城市水流模拟中要素水流流量自动识别与存储系统的结构示意图。
图2是本发明城市水流模拟中要素水流流量自动识别与存储方法的流程示意图。
图3是刻画要素边界的空间离散网格生成示意图。
图4是各类型索引文件的结构示意图。
图5是暴雨下各街道不同时刻的流量统计图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于下述的实施方式。
在图1中本实施例的城市水流模拟中要素水流流量自动识别与存储系统包括要素对象化标识与虚拟存储模块1、要素对象化输入网格生成模块2、基于要素的空间离散网格生成模块3、要素关联网格索引标识模块4、网格流量时序统计模块5、要素水流流量动态组织与管理模块6。下面对各模块进行详细描述。
要素对象化标识与虚拟存储模块1，用于城市地表水文要素在数据处理、空间离散、水流计算过程中唯一对象化标识，该模块具体包括要素空间数据加载模块、要素数据逻辑存储模块、要素唯一对象化编码标识模块。要素空间数据加载模块，用于读取城市地表水文要素的空间数据，以获取城市地表水文要素在城市地表上的覆盖范围，要素数据逻辑存储模块，用于在数据加载时，为每一个城市地表水文城市地表水文要素实例化为一个独立的逻辑存储对象并存储每个城市地表水文要素的相关信息，要素唯一对象化编码标识模块，用于对每一个城市地表水文要素建立一个全局性的唯一编码，该唯一编码应属于当前模拟场景中的唯一编码，该唯一编码从城市地表水文要素数据加载到空间离散网格生成，再到最后的流量统计，均一直存在和产生作用。
要素对象化输入网格生成模块2，用于将城市地表水文要素按照空间离散网格生成模块的要求，输入到空间离散网格生成模块中，其主要工作包括两部分：空间坐标组织形式转换，将空间坐标数据转换到空间离散网格生成模块所适配的数据组织方式；编写空间离散网格生成模块所需要的标识语句，使得空间离散网格生成模块可以识别输入数据的要素对象化组织方式，按照要素对象化方式进行离散网格生成，使得生成的网格依然可以清晰地描述要素的边界。
基于要素的空间离散网格生成模块3，用于将输入的一个或多个多边数据，按照条件参数生成不规则三角形网格，用这些不规则三角形网格完全剖分多边形内部区域。
要素关联网格索引标识模块4，用于将生成的三角形网格，以结构化文本的方式存储为三个文件，分别是三角形索引文件、三角形顶点索引文件、三角形顶点坐标存储文件，三角形索引文件用于描述城市地表水文要素的三角形编号，三角形顶点索引文件主要用于描述组成三角形的顶点索引及顺序，三角形顶点坐标存储文件主要用于存储组成空间离散信息的所有三角形顶点的坐标信息。
网格流量时序统计模块5，用于统计各城市地表水文要素在每个模拟时刻的水流流量，该模块具体包括模拟时刻网格入流量与出流量计算模块、模拟时刻网格积水量计算模块、网格流量时序记录模块。模拟时刻网格入流量与出流量计算模块，用于将水流流量的计算单元布置在三角形边上，计算每个时刻各条边的入流量和出流量，由于各城市地表水文要素经过基于要素的空间离散网格生成模块3离散化后，边界被清晰刻画在离散网格中，各城市地表水文要素的边界也由一条或多条三角形网格边界组成；模拟时刻网格积水量计算模块，用于计算模拟时刻网格积水量和积水深度；网格流量时序记录模块，用于结构化存储记录不同模拟时刻中各网格的积水量和积水深及各条边的入流量和出流量，各网格的积水量和积水深度存储在格式为“*.gwat”的文件中，各条边的入流量和出流量存储在格式为“*.bwat”的文件中。
要素水流流量动态组织与管理模块6，用于将计算得到的各个城市地表水文要素水流流量信息进行统一的组织和管理，并提供相关接口供其它模块查询和使用，该模块具体包括空间离散网格要素化索引模块、要素水流流量动态计算模块、流量查询与统计接口。空间离散网格要素化索引模块，用于将所有类型的城市地表水文要素放在统一的索引框架下进行组织和管理，构建以城市地表水文要素为索引单元的网格索引；要素水流流量动态计算模块，用于计算城市地表水文要素在一个或多个时刻的水流的入流量和出流量及积水量和积水深度；流量查询与统计接口，用于提供给其它应用模块或统计分析模块进行调用，具体包括任意单个要素单时刻的积水信息获取接口、任意单个要素任意多个时刻的积水信息获取接口、任意多个要素单时刻的积水信息获取接口、任意多个要素任意多个时刻的积水信息获取接口、多边区域内要素任意单个时刻的积水信息获取接口、多边形区域内要素任意多个时刻的积水信息获取接口。
基于上述系统本实施例的城市水流模拟中要素水流流量自动识别与存储方法，如图2，包括以下步骤：
S1.将城市地表要素进行对象化标识与虚拟存储
a.加载和解析城市地表水文要素空间坐标数据
城市地表水文要素由道路、河流、池塘湖泊、建筑物、土地利用类型组成，几何类型为面状要素，城市地表水文要素空间坐标数据加载和解析过程为：首先基于结构化文档描述城市地表水文要素属性信息及城市地表水文要素源文件存储路径；建立城市地表水文要素空间数据链式存储结构，用于在内存中存储和管理表达城市地表水文要素空间坐标；最后读取城市地表水文要素空间坐标数据，用于实现加载城市地表水文要素的空间数据到内存；
b.构建城市地表水文要素空间数据逻辑存储对象
城市地表水文要素空间数据逻辑存储对象由城市地表水文要素空间坐标存储、城市地表水文要素相关属性信息存储、城市地表水文要素空间参考系统描述信息、城市地表水文要素对象化标识信息结构化描述对象组成，城市地表水文要素空间坐标存储，用于存储组成城市地表水文要素的多边形坐标，形成闭合多边形；城市地表水文要素相关属性信息存储，用于存储该要素在城市水文过程建模及模拟中会影响城市水文过程的相关属性信息，如：道路要素的铺装材料类型、不同地表的下渗系数、地理信息数据等，地理信息数据包括多种空间参考信息，要素空间参考系统描述信息主要用于描述城市地表水文要素的空间参考信息，使得城市地表水文要素的空间坐标具备量纲意义；城市地表水文要素对象化标识信息结构化描述对象用于存储城市地表水文要素的唯一对象化识别信息，每一种要素类型根据其描述信息建立特定的模块类，在数据加载时，模块将为每一个城市地表水文要素实例化为一个独立的逻辑存储对象，用于存储每个城市地表水文要素的相关信息；
c.对城市地表水文要素唯一对象化标识编码
为每一个城市地表水文要素建立一个全局性的唯一编码，编码方式为：要素类别代码—要素ID—要素外界矩形坐标，要素类别代码为该类型要素的英文全称或缩写，要素ID为26个英文字母的26进制式进行组合编码，默认为5位，不足5位的后面补0，要素外界矩形坐标为取该要素投影坐标的最小X坐标、最小Y坐标、最大X坐标、最大Y坐标的整数部分的组合；
S2.对城市地表水文要素进行空间离散网格要素化标记，如图3
a.按照对象化方式输入城市地表水文要素的空间坐标数据
将城市地表水文要素的空间坐标数据转换到空间离散模块所适配的数据组织方式，编写空间离散模块所需要的标识语句，使得空间离散模块可以识别输入数据的要素对象化组织方式，用于实现在连续的地表空间离散网格中依然可以识别出单个要素对象所对应的网格；
b.对城市地表水文要素进行单体化尺度的空间离散
根据Delaunay三角形网格生成算法将城市地表水文要素用不规则三角形网格完全剖分，结合用Voronoi图论方法、三角形网格质量约束算法约束三角形网格的生成质量，使得在不规则的边界中所生成的三角形网格更加接近于等边等角三角形，这样的三角形网格应用于水流过程模拟计算时，更为稳定，；
c.构建城市地表水文要素关联网格索引标识
各城市地表水文要素所包含和对应的三角形网格以结构化文本的方式存储在三个文件中，分别是三角形索引文件、三角形顶点索引文件、三角形顶点坐标存储文件，三角形索引文件用于描述组成要素的三角形编号；三角形顶点索引文件用于描述组成三角形的顶点索引及顺序；三角形顶点坐标存储文件用于存储组成空间离散信息的所有三角形顶点的坐标信息；
S3.用网格流量时序统计各城市地表水文要素在每个模拟时刻的水流流量
a.计算模拟时刻每条三角形网格边的水流入流量和出流量
应用有限体积法求解的二维浅水方程计算三角形网格每个时刻各条边的入流量和出流量，在基于城市地表水文要素的地表空间离散化后，各城市地表水文要素的边界被清晰刻画，在离散网格中，城市地表水文要素的边界也由一条或多条三角形网格边界组成；
b.计算模拟三角形网格时刻积水量和积水深度
统计三角形网格三条边的出流量和入流量，将三条边的入流量之和与出流量之和相减，然后再减去该时该网络的下渗量和流入地下排水管网的出流量，即为模拟三角形网格时刻积水量，基于曼宁公式计算原理，将模拟三角形网格时刻积水量除以该三角形网格的面积，即为三角形网格时刻积水深度；
c.记录不同模拟时刻中每条三角形网格边的水流入流量和出流量及每个三角形网格的积水量和积水深度
用网格流量时序记录模块结构化存储记录不同模拟时刻中每条三角形网格边的水流入流量和出流量及每个三角形网格的积水量和积水深度，三角形网格的积水量和积水深度用格式为“*.gwat”的文件存储，三角形网格边的入流量和出流量用格式为“*.bwat”的文件存储；
“*.gwat”的文件由头文件和内容文件组成，头文件包括模拟的起止时间、模拟的步长、总步数；内容文件为三角形网格的编号以及该三角形网格每个模拟时刻的积水量和积水深度，用特殊字符隔开，其组织形式示例如下：TriangleID:volume1,depth1；volume2,depth2；……，其中TriangleID为三角形的ID号，volume1和depth1分别表示模拟时刻1该三角形网格的水量和水深，volume2和depth2分别表示该三角形网格在第二个模拟时刻的水量和水深，并依此类推；
“*.bwat”的文件由头文件和内容文件组成，头文件包括模拟的起止时间、模拟的步长、总步数；内容文件包括用两个顶点的ID号来表示的三角形网格的边，以及该边对应的入流量和出流量，用特殊字符隔开，其组织形式示例如下：
sVertex,eVertex:VolumeIn1,VolumeOut1；VolumeIn2,VolumeOut2……，其中，sVertex为边的第1个节点号，eVertex为这边条的第2个节点号,VolumeIn1和VolumeOut1分别表示该条边第1个模拟时刻的入流量和出流量，VolumeIn2和VolumeOut2分别表示该条边第2个模拟时刻的入流量和出流量，并以此类推；
S4.将得到的城市地表水文要素水流流量信息进行统一的组织和管理，并提供相关接口供其它程序查询和使用
a.建立空间离散网格要素化索引
应用四叉树空间索引方法构建以城市地表水文要素为索引单元的网格空间索引，在城市地表水文要素与三角形网格的关联关系方面，空间离散网格要素化标记模块中记录了三角形网格与城市地表水文要素要素的关联关系，在构建三角形网格的空间索引时，对其关联关系进行了反推求算，并用单独的文件结构进行存储，三角形网格要素关联关系的存储和组织格式为：城市地表水文要素的ID号、关联的三角形网格数量、关联的三角形网格编号，如图4；
b.动态计算城市地表水文要素水流流量
基于空间离散网格要素化索引获取该城市地表水文要素所包含的三角形网格编号以及不同时刻的各个三角形网格生成的积水量和积水深度、不同时刻各三角形网格边的入流量和出流量，根据获取到的关联三角形网格和这些网格生成记录的时序流量信息进行求和，即得到该城市地表水文要素在一个或多个时刻的水流流量相关的数据，如图5；
c.建立流量查询与统计接口，用于提供给其它应用模块或统计分析模块进行调用。

Claims (10)

1.一种城市水流模拟中要素水流流量自动识别与存储方法，其特征在于由以下步骤组成：
S1.将城市地表要素进行对象化标识与虚拟存储
加载和解析城市地表水文要素空间坐标数据，构建城市地表水文要素数据逻辑存储对象，对城市地表水文要素唯一对象化标识编码；
S2.对城市地表水文要素进行空间离散网格要素化标记
将城市地表水文要素的空间坐标数据按照对象化方式进行单体化尺度的空间离散网格生成，用于实现在连续的地表空间离散网格中依然可以识别出单个要素对象所对应的网格；
构建城市地表水文要素关联网格索引标识，以文件的形式组织和存储各城市地表水文要素所包含和对应的离散网格；
S3.用网格流量时序统计各城市地表水文要素在每个模拟时刻的水流流量
计算每个模拟时刻每条网格边的水流入流量和出流量及每个网格单元的积水量和积水深度，结构化存储记录不同模拟时刻中每条网格边的水流入流量和出流量及每个网格单元积水量和积水深度，网格单元的积水量和积水深度用格式为“*.gwat”的文件存储，网格边的入流量和出流量用格式为“*.bwat”的文件存储；
S4.将得到的城市地表水文要素水流流量信息进行统一的组织和管理，并提供相关接口供其它程序查询和使用。
2.根据权利要求1所述的城市水流模拟中要素水流流量自动识别与存储方法，其特征在于：所述的步骤S1中城市地表水文要素数据逻辑存储对象由要素空间坐标存储、要素相关属性信息存储、要素空间参考系统描述信息、要素对象化标识信息结构化描述对象组成。
3.根据权利要求1所述的城市水流模拟中要素水流流量自动识别与存储方法，其特征在于所述的步骤S1中城市地表水文要素唯一对象化标识编码方式为：要素类别代码—要素ID—要素外界矩形坐标，要素类别代码为该类型要素的英文全称或缩写，要素ID为26个英文字母的26进制式进行组合编码，默认为5位，不足5位的后面补0，要素外界矩形坐标为取该要素投影坐标的最小X坐标、最小Y坐标、最大X坐标、最大Y坐标的整数部分的组合。
4.根据权利要求1或2或3所述的城市水流模拟中要素水流流量自动识别与存储方法，其特征在于所述的步骤S2中城市地表水文要素的单体化尺度的空间离散网格生成方法为：根据Delaunay三角形网格生成算法将城市地表水文要素用不规则三角形网格完全剖分，结合用Voronoi图论方法、三角形网格质量约束算法约束三角形网格的生成质量，使得在不规则的边界中所生成的三角形网格更加接近于等边等角三角形。
5.根据权利要求4所述的城市水流模拟中要素水流流量自动识别与存储方法，其特征在于：所述的步骤S3中网格单元的积水量和积水深度存储文件由头文件和内容文件组成，头文件包括模拟的起止时间、模拟的步长、总步数；内容文件为三角形网格的编号以及该三角形网格每个模拟时刻的积水量和积水深度；网格边的入流量和出流量存储文件由头文件和内容文件组成，头文件包括模拟的起止时间、模拟的步长、总步数；内容文件包括用两个顶点的ID号来表示的三角形网格的边，以及该边对应的入流量和出流量。
6.根据权利要求4所述的城市水流模拟中要素水流流量自动识别与存储方法，其特征在于：所述的步骤S2中城市地表水文要素所包含和对应的离散网格以结构化文本的方式存储在三个文件中，分别是三角形索引文件、三角形顶点索引文件、三角形顶点坐标存储文件，所述的三角形索引文件用于描述组成要素的三角形编号，所述的三角形顶点索引文件用于描述组成三角形的顶点索引及顺序，所述的三角形顶点坐标存储文件用于存储组成空间离散信息的所有三角形顶点的坐标信息。
7.根据权利要求1所述的城市水流模拟中要素水流流量自动识别与存储方法，其特征在于所述的步骤S4中城市地表水文要素水流流量信息进行统一的组织和管理方法为：建立空间离散网格要素化索引，根据网格要素化索引获取该城市地表水文要素所包含的空间离散网格编号以及每个网格生成记录的时序流量信息，进行求和计算，即得到该城市地表水要素在一个或多个时刻的水流流量相关的数据。
8.根据权利要求1所述的城市水流模拟中要素水流流量自动识别与存储方法，其特征在于所述的步骤S4中建立流量查询与统计接口，具体包括：任意单个要素单时刻的积水信息获取接口、任意单个要素任意多个时刻的积水信息获取接口、任意多个要素单时刻的积水信息获取接口、任意多个要素任意多个时刻的积水信息获取接口、多边区域内要素任意单个时刻的积水信息获取接口、多边形区域内要素任意多个时刻的积水信息获取接口。
9.根据权利要求1～3和5～7中任一项所述的城市水流模拟中要素水流流量自动识别与存储方法，其特征在于所述的城市地表水文要素由道路、河流、池塘湖泊、建筑物、土地利用类型组成，所述的城市地表水文要素的几何类型为面状要素。
10.一种城市水流模拟中要素水流流量自动识别与存储系统，其特征在于包括：要素对象化标识与虚拟存储模块(1)、要素对象化输入网格生成模块(2)、基于要素的空间离散网格生成模块(3)、要素关联网格索引标识模块(4)、网格流量时序统计模块(5)、要素水流流量动态组织与管理模块(6)；
所述的要素对象化标识与虚拟存储模块(1)，用于城市地表水文要素在数据处理、空间离散、水流计算过程中唯一对象化标识；
所述的要素对象化输入网格生成模块(2)，用于将城市地表水文要素空间坐标组织形式转换成空间离散网格生成模块可以识别输入数据的要素对象化组织方式，使得生成的网格依然可以清晰地描述城市地表水文要素的边界；
所述的基于要素的空间离散网格生成模块(3)，用于将输入的一个或多个多边数据，按照条件参数生成不规则三角形网格，用这些不规则三角形网格完全剖分多边形内部区域；
所述的要素关联网格索引标识模块(4)，用于各城市地表水文要素所包含和对应的三角形网格以结构化文本的方式存储；
所述的网格流量时序统计模块(5)，用于统计各城市地表水文要素在每个模拟时刻的水流流量；
所述的要素水流流量动态组织与管理模块(6)，用于将计算得到的城市地表水文要素水流流量信息进行统一的组织和管理，并提供相关接口供相应程序查询和使用。
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