CN114091134A - 一种基于gis的水力模型结果符号化动态展示方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及工程技术与地理信息工程技术的一个交叉领域，更具体的说是一种基于GIS的水力模型结果符号化动态展示方法及系统，该方法包括以下步骤：S1：将EPANET水力模型Inp文件转为与之各个管网模型对象对应的Shp文件，建立GIS数据与Inp文件的对应关系；S2：设置调整水力模型参数调用EPANET计算库进行水力模拟计算，将计算结果写入Hash表中来缓存模拟时序数据；S3：调用ArcGIS二次开发组件库中的唯一值渲染接口对模拟结果时序数据进行分级渲染动态展示；一种基于GIS的水力模型结果符号化动态展示方法系统，该系统包括Inp文件导入模块、供水水力模型参数设置模块、水力模型模拟计算模块和运行状态时间动态图展示模块。

Description

一种基于GIS的水力模型结果符号化动态展示方法及系统
技术领域
本发明涉及工程技术与地理信息工程技术的一个交叉领域，更具体的说是一种基于GIS的水力模型结果符号化动态展示方法及系统。
背景技术
供水管网系统是一个拓扑结构复杂、规模庞大、用水变化随机性强、运行控制为多目标的网络系统，作为城市的一个重要基础实施，与人们的生活和工作息息相关。为保证供水质量，实时跟踪供水管网系统的运行状态是一项重要工作。建立供水管网水力模型，为实时跟踪管网中的各项指标提供了可能。
一般水力模型建立都会将采集到的供水管网动静态属性数据导入到EPANET(专业的管网平差软件)中进行水力模拟计算，其默认的输入数据是文本形式单一Inp文件，在进行水力模拟前需创建好Inp文件，而Inp文件不便于编辑更新，编辑易出错，借助GIS平台快速建立和维护供水管网的拓扑关系，转换导出Inp文件，在一定程度上解决了直接编辑Inp文件所存在的弊端，但水力计算及运行状态展示等工作还需将Inp文件导入EPANET专用建模软件中完成，且地图展示不够美观，同样，多平台的结合使用显得比较繁琐，增加了不必要的工作量。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于GIS的水力模型结果符号化动态展示方法及系统，可以克服直接修改Inp易错和使用EPANET编辑更新Inp低效、地图展示单一不美观的缺点，以及多平台合使用繁琐的缺点。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种基于GIS的水力模型结果符号化动态展示方法，该方法包括以下步骤：
S1：将EPANET水力模型Inp文件转为与之各个管网模型对象对应的矢量数据Shp文件，建立GIS数据与Inp文件的对应关系；
S2：设置调整水力模型参数调用EPANET计算库进行水力模拟计算，将计算结果写入Hash(哈希)表中来缓存模拟时序数据；
S3：调用ArcGIS(地理信息系统软件)二次开发组件库中的唯一值渲染接口对模拟结果时序数据进行分级渲染动态展示；
进一步的，S1的具体过程为：
S11：在ArcGIS中创建与给水管网模型中对应的各个对象的Shp文件；
S12：Inp文件解析读取转换GIS要素，利用ArcGIS二次开发组件库，编写程序对Inp文件进行管网要素的自动解析识别读取，建立Inp文件管网要素与GIS数据要素的匹配关系，并依次转换创建对应的管网GIS要素；
进一步的，S2的具体过程为：
S21：设置调整水力模型参数，写入对应参数数据表中；
S22：GIS数据向Inp文件数据的提取与转换，根据建立Inp文件管网要素与GIS数据要素的匹配关系，反向对GIS数据要素进行提取转换导出Inp文件，将调整水力模型的参数写入Inp文件的对应参数数据节中；
S23：以Inp文件作为输入数据，调用EPANET水力计算库按时段进行逐步水力模拟，将节点、管段模拟结果值按时段存入Hash表中进行缓存。
进一步的，S3的具体过程为：
S31：调用ArcGIS二级开发组件库中的唯一值渲染接口函数IUniqueValueRenderer，对管网GIS要素数据与节点和管段模拟结果值缓存数据进行关联，并依据各模拟值分级设色符号化，进行地图渲染展示；
S32：设置时钟计时器，按时序动态符号化地图渲染展示管网运行状态；
一种基于供水管网GIS数据的水力模型模拟结果符号化动态展示系统，该系统包括Inp文件导入模块、供水管网水力模型参数设置模块、水力模型模拟计算模块和运行状态时间动态图展示模块；
Inp文件导入模块用于将现有的Inp文件进行解析识别读取，并创建对应管网GIS要素类Shp文件；
水力模型参数设置模块用于定义水泵曲线、用水模式和管网模阻系统水力模型基本参数；
水力模型模拟计算模块用于调用EPAENT计算库进行逐步时段水力模拟，并获取和缓存模拟时段节点和管段计算结果值；
运行状态时间动态图展示模块用于按时序符号化动态展示管网运行状态。
附图说明
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的基于GIS的水力模型结果符号化动态展示方法流程框图一；
图2是本发明的基于GIS的水力模型结果符号化动态展示方法流程框图二；
图3是本发明的基于GIS的水力模型结果符号化动态展示方法实施例模型结构图；
图4是本发明的基于GIS的水力模型结果符号化动态展示方法实施例结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
为了解决这一技术问题，根据说明书附图1至2，对基于GIS的水力模型结果符号化动态展示方法的步骤和功能进行详细的说明；
一种基于GIS的水力模型结果符号化动态展示方法，该方法包括以下步骤：
S1：将EPANET水力模型Inp文件转为与之各个管网模型对象对应的Shp文件，建立GIS数据与Inp文件的对应关系；
首先在在ArcGIS中创建与给水管网模型中对应的各个对象的Shp文件，输入与Inp管网要素对应的属性字段，然后对Inp文件进行管网要素的自动解析识别读取，依次转换创建对应的管网GIS要素；
进一步的，Inp文件管网要素解析识别读取，可通过文件中的节进行分段截取读取；
进一步的，转换创建GIS管网要素所需的空间坐标数据，从Inp文件的COORDINATES节中获取，各类GIS管网要素数据层设置易形象、明确区分的符号样式进行图形化显示；
S2：设置调整水力模型参数，导出Inp文件数据，调用EPANET水力计算库进行模拟计算，使水力计算模拟时段节点压力、管段流量、阀门流量和阀门水头损失等计算结果与实际监测数据值相接近，并将最终模拟时段结果数据按时序缓存到Hash表中；
S3：调用ArcGIS二次开发组件库中的唯一值渲染接口对模拟结果时序数据进行分级渲染动态展示；
进一步的，设置有计时器，按时序动态符号化地图渲染展示管网模拟运行状态；
一种基于GIS的水力模型结果符号化动态展示方法，可以在同一个系统充分利用GIS平台构建处理模型数据高效，及地图美观的优越性，以及EPANET强大的水力计算特性，克服了直接修改Inp易错和使用EPANET编辑更新Inp低效、地图展示单一不美观的缺点，以及多平台的结合使用显得比较繁琐；
进一步的，S1的具体过程为：
S11：在ArcGIS中创建与给水管网模型中对应的各个对象的Shp文件；
Shp文件包括点、线元素，点元素包括弯头、三通、消火栓、水库、水池和入户点，线元素包括管段、水泵和各类阀门；弯头、三通、入户点属性输入编号、高程、基础需水量、需水模式编号；消火栓属性输入编号、高程、基本需水量、需水模式编号、扩散器流量系数；水库属性输入编号、高程、水头、水头模型编号；水池属性输入编号、池底标高、初始水位、最低水位、最高水位、公称直径、最小容积、容积曲线编号；管段属性输入编号、起始节点、终止节点、管长、直径、粗糙系数、局部损失系数、状态；水泵属性输入编号、起始节点、终止节点、功率、扬程流量曲线编号、相对转速、转速时间模式编号；阀门属性输入编号、起始节点、终止节点、直径、阀门类型、阀门设置、局部损失系数；
S12：Inp文件解析读取转换GIS要素，利用ArcGIS二次开发组件库，编写程序对Inp文件进行管网要素的自动解析识别读取，建立Inp文件管网要素与GIS数据要素的匹配关系，并依次转换创建对应的管网GIS要素；
进一步的，S2的具体过程为：
S21：设置调整水力模型参数，写入对应参数数据表中；水力模型参数包括：入户节点水表水量信息分配的基础需水量；依据管网实际运行情况所采集的入户节点用水模式曲线、水泵参数、管道状态、管道粗糙系数、阀门状态、水池容积曲线等调整参数数据；
S22：GIS数据向Inp文件数据的提取与转换，根据建立Inp文件管网要素与GIS数据要素的匹配关系，反向对GIS数据要素进行提取转换导出Inp文件，将调整水力模型的参数写入Inp文件的对应参数数据节中；
S23：以Inp文件作为输入数据，调用EPANET水力计算库按时段进行逐步水力模拟，将节点、管段模拟结果值按时段存入Hash表中进行缓存。
进一步的，S3的具体过程为：
S31：调用ArcGIS二级开发组件库中的唯一值渲染接口IUniqueValueRenderer，对管网GIS要素数据与节点和管段模拟结果值缓存数据进行关联，并依据各模拟值分级设色符号化，进行地图渲染展示；
S32：设置时钟计时器，按时序动态符号化地图渲染展示管网运行状态；
为了针对基于供水管网GIS数据的水力模型模拟结果符号化动态展示方法这一方法具体的使用，对应的设计一种基于GIS的水力模型结果符号化动态展示系统，下面对该系统进行详细的说明；
一种基于GIS的水力模型结果符号化动态展示系统，该系统包括Inp文件导入模块、供水管网水力模型参数设置模块、水力模型模拟计算模块和运行状态时间动态图展示模块；
Inp文件导入模块用于将现有的Inp文件进行解析识别读取，并创建对应管网GIS要素类Shp文件；
供水管网水力模型参数设置模块用于定义水泵曲线、用水模式和管网模阻系统水力模型基本参数；
水力模型模拟计算模块用于调用EPAENT计算库进行逐步时段水力模拟，并获取和缓存模拟时段节点和管段计算结果值；其中节点为水头、压力或者需水量，管段为流量、流速和水头损失；
运行状态时间动态图展示模块用于按时序符号化动态展示管网运行状态。
为了进一步说明本方法的工作过程，下面结合附图3至4，举例说明本方法的工作过程；
例如本方法中的供水管网水力模型基本模型元素有1个水库，3个水泵，11个阀门，160个节点及阀门,20个入户点节点，如图3所示；根据所述实施过程，构建所述供水管网的水力模型，模型模拟结果运行状态如图4所示。

Claims (10)

1.一种基于GIS的水力模型结果符号化动态展示方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1：Inp文件转为对应的Shp文件，建立GIS数据与Inp文件的对应关系；
S2：设置调整水力模型参数调用EPANET计算库进行水力模拟计算，将计算结果写入Hash表中来缓存模拟时序数据；
S3：分级渲染动态展示。
2.根据权利要求1所述的一种基于GIS的水力模型结果符号化动态展示方法，其特征在于：Inp文件转为对应的Shp文件具体为将EPANET水力模型Inp文件转为与之各个管网模型对象对应的Shp文件。
3.根据权利要求2所述的一种基于GIS的水力模型结果符号化动态展示方法，其特征在于：S1的具体过程为：
S11：在ArcGIS中创建与供水管网模型中对应的各个对象的Shp文件；
S12：Inp文件解析读取转换GIS要素，利用ArcGIS二次开发组件库，编写程序对Inp文件进行管网要素的自动解析识别读取，建立Inp文件管网要素与GIS数据要素的匹配关系，并依次转换创建对应的管网GIS要素。
4.根据权利要求3所述的一种基于GIS的水力模型结果符号化动态展示方法，其特征在于：S2的具体过程为：
S21：设置调整水力模型参数，写入对应参数数据表中；
S22：GIS数据向Inp文件数据的提取与转换，根据建立Inp文件管网要素与GIS数据要素的匹配关系，反向对GIS数据要素进行提取转换导出Inp文件，将调整水力模型的参数写入Inp文件的对应参数数据节中；
S23：以Inp文件作为输入数据，调用EPANET水力计算库按时段进行逐步水力模拟，将节点、管段模拟结果值按时段存入Hash表中进行缓存。
5.根据权利要求4所述的一种基于GIS的水力模型结果符号化动态展示方法，其特征在于：分级渲染动态展示具体为调用ArcGIS二次开发组件库中的唯一值渲染接口对模拟结果时序数据进行分级渲染动态展示。
6.根据权利要求5所述的一种基于GIS的水力模型结果符号化动态展示系统，其特征在于：S3的具体过程为：
S31：调用ArcGIS二级开发组件库中的唯一值渲染接口函数IUniqueValueRenderer，对管网GIS要素数据与节点和管段模拟结果值缓存数据进行关联，并依据各模拟值分级设色符号化，进行地图渲染展示；
S32：设置时钟计时器，按时序动态符号化地图渲染展示管网运行状态。
7.一种基于GIS的水力模型结果符号化动态展示系统，其特征在于：该系统包括Inp文件导入模块、模型参数设置模块、模拟计算模块和运行状态时间动态图展示模块。
8.根据权利要求7所述的一种基于GIS的水力模型结果符号化动态展示系统，其特征在于：Inp文件导入模块用于将现有的Inp文件进行解析识别读取，并创建对应管网GIS要素类Shp文件。
9.根据权利要求7所述的一种基于GIS的水力模型结果符号化动态展示系统，其特征在于：模型参数设置模块用于定义水泵曲线、用水模式和管网模阻系统水力模型基本参数。
10.根据权利要求7所述的一种基于GIS的水力模型结果符号化动态展示系统，其特征在于：模拟计算模块用于调用EPAENT计算库进行逐步时段水力模拟，并获取和缓存模拟时段节点和管段计算结果值；运行状态时间动态图展示模块用于按时序符号化动态展示管网运行状态。
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