[发明专利]一种基于下垫面阻力的长时序洪水监测系统和方法

权利要求书

1.一种基于下垫面阻力的长时序洪水监测系统，其特征在于，包括输入模块、流域河网提取模块、阻力计算模块、洪水动态演进监测单元、判断单元、输出模块以及显示模块，其中，

所述输入模块用于输入监测系统的参数，所述参数包括流域坡度数据、流域降雨数据、下垫面分类数据、时刻信息以及输入和输出时刻的洪水覆盖数据；

所述流域河网提取模块，其根据数字高程模型DEM提取河网数据，该河网数据用于结合输入时刻的洪水覆盖数据进行后续的洪水演进模拟；

所述阻力计算模块根据输入的分类数据、下垫面坡度数据计算下垫面的阻力大小；

所述洪水动态演进监测单元对洪水的动态演进过程进行模拟，从而监测研究区内各个时刻洪水的覆盖情况，其中，所述模拟的过程包括基于输入的所述参数、提取的河网数据以及所述阻力大小计算未来时刻的洪水覆盖数据；所述洪水动态演进监测单元基于输入的降雨信息以及时刻信息获取区域内的总雨量，然后根据计算得到的阻力大小进行雨量动态分配，从而得到洪水的动态演进数据；

所述判断单元将模拟得到的洪水覆盖数据与真实数据进行对比，评价模拟效果；

当模拟效果评价为优时，所述输出模块输出模拟得到的各个时刻的洪水覆盖数据；

当模拟效果评价为差时，修正下垫面阻力计算时所用参数，以提高模拟精度；

所述显示模块基于输出的洪水覆盖数据将所需时刻的洪水覆盖图显示在显示屏幕上。

2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：所述下垫面分类数据为地物的粗糙度分类数据。

3.根据权利要求2所述的监测系统，其特征在于：所述雨量动态分配采用基于规则格网型数据的种子蔓延算法。

4.根据权利要求3所述的监测系统，其特征在于：所述真实数据由遥感影像获得。

5.根据权利要求4所述的监测系统，其特征在于：所述判断单元将模拟得到的某一时刻的洪水覆盖数据与同时刻的真实的洪水覆盖数据进行对比。

6.根据权利要求5所述的监测系统，其特征在于：所述阻力取最小累计阻力，其计算公式为：

式中Dij表示水体从源j到景观单元i的空间距离，Ri表示景观单元i对水文运动的阻力系数，根据坡度和下垫面粗糙度r来计算；Σ表示水体从j运动到景观i所穿越的所有单元的距离和阻力系数的累计，h是反映任一点的最小累计阻力与其到源的距离和土地景观特征的正相关函数，min表示评价单元对于不同的源的累积阻力取最小值。

7.一种根据权利要求1-6中任一项所述的监测系统进行洪水监测的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)输入参数，参数包括:流域坡度数据，根据DEM计算得到；流域降雨数据，该流域降雨不均匀，通过地面站点的降雨量数据插值得到；下垫面分类数据；时刻信息以及输入、输出时刻洪水覆盖数据；

(2)提取流域河网数据，根据DEM数据提取河网数据，然后结合输入时刻的洪水覆盖数据进行洪水的后续演进；

(3)结合输入的分类数据、下垫面坡度数据计算下垫面阻力；

(4)基于所输入的参数、河网数据以及阻力大小模拟洪水的动态演进过程；

(5)通过比较模拟得到的洪水覆盖数据与真实数据，判断模拟效果；

(6)当模拟效果为优时，输出模拟的各个时刻的洪水覆盖数据，并显示所需时刻的洪水覆盖数据；当模拟效果为差时，修正所输入的参数，重新获得模拟得到的洪水覆盖数据。