[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

说明书

本发明监测系统根据下垫面分类图、DEM数据、降雨数据进行大尺度的洪水长时序演进模拟分析，可预测各时刻的洪水覆盖情况。通过下垫面分类数据、坡度数据来计算格网对水流的阻力大小，定量分析在一定时间内洪水的运动状态，另通过降雨数据估算在特定时间内的降雨信息，用以分析洪水的淹没范围；将模拟得到的洪水淹没覆盖图与同时刻从遥感影像上提取的洪水淹没图进行对比分析，从而调整模型的参数以提高模拟精度。该系统避免了洪水演进中对二维非稳定流模型的计算，简单易操作，适应范围广，扩展性好，可适用于大范围的洪水运动监测。

技术领域

本发明涉及洪水监测领域，尤其是涉及一种基于下垫面阻力的长时序洪水监测系统。

背景技术

流域洪涝灾害及其风险研究的内容广泛，全面涉及自然科学领域和社会科学领域，涉及气象学、地理学、水利水文学以及经济、社会等，问题异常复杂。在洪水模拟预测和预报研究方面，从径流形成的物理概念和洪水形成规律出发，模拟降雨经过流域调节后形成径流的整个过程是当前洪水模拟的主要发展方向，而探讨适应不同尺度的以流域栅格为基础的洪水预估模型和以栅格为单元的分布式产汇流模型则成为目前水文模型的研究方向。另外，通过概念性模型来模拟降雨径流已取得较好成果，推动了整个水文模型的研究和发展，其中较著名的模型有Stanford模型、Sacramento模型以及我国的新安江模型等。在河道及洪泛区洪水演进研究方面，非稳定流方程和不稳定流数值计算方法随着计算设备的高速发展也得到广泛应用。

随着遥感和地理信息系统的不断发展，利用遥感信息可实现实时的洪水淹没范围动态监测，同时利用遥感信息和GIS可以分析确定流域下垫面高程、不透水面面积，辅助确定模型参数。同时利用定时遥感、遥感监测，借助数字高程模型(DEM)，可以进行洪水淹没及灾情损失预估。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于下垫面阻力的长时序洪水演进监测系统，简单易操作，适应范围广，扩展性好，具体方案如下：

一种基于下垫面阻力的长时序洪水监测系统，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。

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。

优选的，所述下垫面分类数据为地物的粗糙度分类数据。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，所述真实数据由遥感影像获得。