[发明专利]一种准确计算具有水涮窝的冲沟沟头沟壁形态变化的方法

权利要求书

1.一种准确计算具有水涮窝的冲沟沟头沟壁形态变化的方法，其特征在于：

首先将测定的冲沟地形网格数据（X，Y，Z）导入GIS软件，设置坐标投影系统；

然后将冲沟的地形数据按照集水区、沟壁和沟床边界裁切为三部分；

将沟壁的地形数据导入能够进行数据运算的文档中，并按照一定的角度分别绕Z轴和X轴进行空间坐标旋转；将旋转后的沟壁数据再次导入GIS软件，并提取沟壁的边界点位在GIS软件环境中生成面文件，然后利用旋转后的空间点位和边界文件，生成TIN，然后将TIN转换为合适网格大小的DEM，将不同时期的DEM相减，最终就获得不同时期的地形变化过程。

2.根据权利要求1所述准确计算具有水涮窝的冲沟沟头沟壁形态变化的方法，其特征在于：所述测定的冲沟地形网格数据由三维扫描仪测定得到。

3.根据权利要求1所述准确计算具有水涮窝的冲沟沟头沟壁形态变化的方法，其特征在于：所述的GIS软件为ArcGIS9.0以上版本的ArcGIS软件。

4.根据权利要求1所述准确计算具有水涮窝的冲沟沟头沟壁形态变化的方法，其特征在于：所述的能够进行数据运算的文档为EXCEL文档，如Microsoft Office Excel或者WPS表格。

5.根据权利要求1所述准确计算具有水涮窝的冲沟沟头沟壁形态变化的方法，其特征在于：所述的按照一定的角度分别绕Z轴和X轴进行空间坐标旋转的具体步骤如下：

第一次旋转是先绕Z轴转动α角度，这是为了让沟壁面垂直于ZX面，即消除沟头沟壁面地形变化既在X轴方向变化，也在Y轴方向变化的情况，所以旋转的角度是沟壁面与XY面相交的角度，即α=arctan(XY);]]>

第二次旋转是为了让沟壁面平躺在ZY面，所以旋转的角度是第一次旋转后的沟壁面与ZY面行成的夹角，即绕X轴旋转θ，

第一次旋转公式如下：

X₁=XCOSα-Ysinα,

Y₁=Xsinα+Ycosα,

Z1=Z

式中，X,Y,Z为野外测定的沟头沟壁地形空间数据坐标，X₁,Y₁,Z₁为绕Z轴转动后的沟头沟壁地形空间坐标数据，α为旋转角度；

第二次旋转公式如下：

X₂＝X₁

Y₂=Y₁cosθ-Z₁sinθ

Z₂=Y₁sinθ+Z₁cosθ

式中，X₂,Y₂,Z₂为绕X轴转动后的空间坐标数据，θ为旋转角度。

6.根据权利要求1所述准确计算具有水涮窝的冲沟沟头沟壁形态变化的方法，其特征在于：所述的将旋转后的沟壁数据再次导入GIS软件，并提取沟壁的边界点位在GIS软件环境中生成面文件，具体步骤如下：

1)先将不同时间的同一沟头沟壁的地形数据利用Excel进行运算，然后将旋转后的地形数据导入ArcGIS软件，并设置与旋转前相同的坐标投影系统；

2)在ArcCatalog中新建一个属性表有高程字段的面文件，并设置相同的地理坐标，并将该面文件与旋转后的沟壁地形数据加载到同一个ArcMap的工程文件中；

3)编辑新建的面文件，并选择笔形工具，然后再选择Edit菜单下的“Snapping”选项，然后在弹出的菜单上勾选加入的六个沟壁点图层的勾选框，意为在勾画边界时，会自动的咬合到位于边界的某一次冲刷的点上，此点即为Polygon的结点，该点的高程即为结点的高程，点击“Sketcher Properties”，在弹出的界面上为该结点加入高程值，即Z的值，为后面生成TIN模型做准备；

4)完成并保存该面文件，该面文件也就是沟头沟壁的新边界。