[发明专利]基于GIS平台的城市水系构建规划方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种城市水系构建规划方法，尤其涉及一种基于GIS平台的城市水系构建规划方法。

背景技术

目前GIS空间分析技术已部分开展应用于城市水系规划及管理领域中，利用ArcGIS平台下的空间分析工具（Spatial Analyst工具）中的部分工具可提供较为粗浅的地表水文分析技术支撑，现阶段仅局限于流域划分管理、地表径流分析等单一功能，在城市规划领域的水系规划设计层面缺乏深入的研究和相关工具整合。

国内外基于ArcGIS平台研发出了诸多水文分析水资源配置模型，但大多过于专业，主要应用于在流域或区域尺度上解决水资源的优化配置、用水户供水、水库调度规则，及水质模拟等问题，与水系规划工作所需的相关分析不易结合。

如今水系规划工作过程中急切需要一个对ArcGIS内现有工具进行二次开发重新整合的专门适用于水系规划的软件以解决水系规划中存在的部分问题。

发明内容

针对上述现有技术，本发明依据地表水文学，从地表水文分析、成本距离分析、ArcGIS工具箱下的模型构建器与Python语言进行二次开发等方面入手，旨在提供一种基于GIS平台的城市水系规划的方法，该方法结合场地地形、水文、植被、道路交通等现状数字化信息，利用GIS平台对规划建设过程中水系的规划梳理提供科学合理的规划建议。相较于其他基于GIS平台的水系相关软件，本发明集成ArcGIS空间分析工具（Spatial Analyst工具）与地表水文学技术，现状水系筛选工具、洪水淹没分析工具以及水系连通性分析工具三个功能工具在内的水系模型工具集，从而达到固化计算流程，提高软件运行速度和规划效率的目的。本发明具有针对性强、效率高、分析成果可实施性强等优点，在城市规划领域中具有广阔的应用前景。

如图1所示，本发明一种基于GIS平台的城市水系构建规划方法，是利用ArcGIS10.0工具箱下的模型构建器建立现状水系筛选工具、洪水淹没分析工具以及水系连通性分析工具；上述分析工具通过结合ArcGIS平台下已有的部分分析工具形成一套完整的高效率的基于GIS平台的城市水系构建规划方法，并包括如下步骤：

步骤1、预规划区域的现状测绘数据预处理：

将预规划区域的CAD地形图文件中的水系和高程要素分图层元素导入ArcGIS后转换为.shp格式文件，其中，将现状水系要素保存为面文件，将高程要素保存为点文件和/或线文件；

应用ArcGIS10.0工具箱下的3D分析工具，根据上述的点文件和/或线文件生成该区域DEM栅格数据；

步骤2、通过现状水系筛选工具对现状水系筛选后得出规划保留的水系：

利用步骤1得到的DEM栅格数据，应用ArcGIS水文分析工具进行地表雨水径流分析，计算得到栅格格式的区域汇流累积量；

将区域汇流累积量以及步骤1获得的面文件输入到所述的现状水系筛选工具，所述现状水系筛选工具从中提取出规划保留的水系，所述规划保留的水系大于设定流量阈值与面积阈值的现状水系；提取出规划保留的水系包括以下步骤：

对区域汇流累积量进行重采样处理，设定栅格大小为0.5×0.5；

利用ArcGIS10.0工具箱下的矢栅转换工具，把栅格格式的区域汇流累积量转换成矢量面状的区域汇流累积量；

利用ArcGIS10.0工具箱下的空间连接工具，将区域汇流累积量属性赋予保存有现状水系要素的面文件；

利用ArcGIS10.0工具箱下的计算字段工具，计算出所述面文件中所有现状水系的面积；

利用ArcGIS10.0工具箱下的选择工具选择属性脚本，设定面文件中所有现状水系的面积阈值和累积量阈值，将大于等于面积阈值和累积量阈值的现状水系保留下来作为规划保留的水系；

步骤3、根据预规划区域的防洪标准，利用洪水淹没分析工具得出规划可新增的水面：

将DEM栅格数据与步骤1得到的保存有现状水系要素的面文件输入到洪水淹没分析工具，根据预规划区域的防洪标准设定高程阈值，提取出洪水易淹没区域，得出规划可新增的水面，其步骤如下：

步骤3-1、利用ArcGIS10.0工具箱下的栅格计算器，对预规划区域DEM栅格数据进行分析，提取出小于高程阈值的区域，即洪泛区；

步骤3-2、利用ArcGIS10.0工具箱下的矢栅转换工具，把提取出的栅格格式的洪泛区转换成矢量格式数据；

步骤3-3、利用ArcGIS10.0工具箱下的擦除工具，将洪泛区内的现状水系擦除后得到洪水淹没区域，即规划可新增水面；