[发明专利]一种描述湿地植被生态水文响应的三维可视化装置及方法

权利要求书

1.一种描述湿地植被生态水文响应的三维可视化装置，其特征在于：该装置的技术方案包括：输入模块、纹理编辑模块、数据库、生态水文模型控制模块、三维可视化计算模块和显示模块，其中：

数据库与输入模块连接，数据库接收输入模块输出的地物分布数据，并以二进制的形式存储在数据库中；输入模块对地物分布数据中的地下水埋深的钻孔数据进行双克里金方法(DK)插值，生成与数字高程模型网格大小、范围一致的地下水埋深格网；输入模块通过基于数字高程模型的洪水淹没模拟，利用洪水淹没模型模拟得到无源淹没或有源淹没情况下的地表水深；

纹理编辑模块和控制模块分别与数据库连接，纹理编辑模块从数据库接收地物分布数据并存入三维可视化计算模块，对植被纹理进行编辑，生成并输出植被纹理数据；控制模块从数据库提取生态水文模型，并通过控制模块实现模型编辑，生成并输出生态水文模型的数据；数据库接收并建立植被纹理数据和生态水文模型的数据信息；所述生态水文模型形式表现为：H＝f(gwd，swd，GWD_i，SWD_i，H_i)；D＝f(gwd，swd，GWD_i，SWD_i，D_i)，其中H、D分别表示植被高度和群落密度，gwd、swd为当前环境下的地下水埋深和地表水深，GWD_i、SWD_i为第i种情况下的地下水埋深和地表水深，H_i、D_i为该i种情况下的植被高度和群落密度；对选择的不同植被建立模型数组，模型编号与植被在数据库中的顺序一致；

三维可视化计算模块与数据库连接，三维可视化计算模块接收植被纹理和生态水文模型的数据信息并进行栅格计算，生成并输出每个网格结点的植被类型、植被高度以及该群落的植被密度；

显示模块与三维可视化计算模块连接，显示模块根据三维可视化计算模块输出的植被类型、植被高度以及该群落的植被密度进行植被三维可视化。

2.如权利要求1所述的三维可视化装置，其特征在于：输入模块的地物分布数据包括水文环境、植被分布、地形三部分，其中：

所述水文环境是地下水埋深和地表水深，所述地下水埋深的具体表现形式为网格结点坐标(x，y，z)，分别表示横坐标x、纵坐标y和地下水埋深z；所述地表水深具体表现形式为网格结点坐标(x，y，z)，分别表示横坐标x、纵坐标y和z值表示地表水深；

所述植被分布是某一种类型植被的空间分布范围，为shapefile格式矢量数据；

所述地形是数字高程模型，为ArcGIS的二进制格式规则格网栅格数据。

3.如权利要求2所述的三维可视化装置，其特征在于：所述无源淹没通过比较数字高程模型上网格结点高程Z₀与洪水高程Z₁来确定，如果Z₀≥Z₁则该网格结点不淹没，反之Z₁≥Z₀则该网格结点淹没并且该网格结点的地表水深为Z₁-Z₀。

4.如权利要求2所述的三维可视化装置，其特征在于：所述有源淹没通过种子蔓延算法实现步骤如下：对于一个给定的洪水淹没起始网格结点，把该网格结点作为种子点，然后利用种子蔓延算法找出数字高程模型上所有淹没网格结点并计算地表水深Z₁-Z₀。

5.如权利要求2所述的三维可视化装置，其特征在于：所述双克里金方法插值是利用克里金(Kriging)，以钻孔地下水埋深数据为观测数据，插值生成与数字高程模型范围一致、网格大小为5倍的地下水埋深格网；然后再次利用克里金，以地下水埋深格网结点为观测数据，插值生成与数字高程模型范围一致、网格大小一致的地下水埋深格网。