[发明专利]一种基于WebGIS的洪水预报服务构建方法

权利要求书

1.一种基于WebGIS的洪水预报服务构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，基于地形资料构建数字高程模型；

步骤2，采用GIS空间分析方法对数字高程模型进行预处理，利用处理后的数字高程模型进行流向分析和汇流计算，提取河网水系，完成流域划分；

步骤3，采用D8算法构建流水网；

步骤4，基于水流方向及土壤含水量构建自然汇流矩阵；

步骤5，利用水流累积值生成流域边界内的水道，并基于Strahler分级法对河道分级编码；

步骤6，基于洪水预报模型，对参数进行初定和率定，得到预报计算结果；

步骤7，基于WebGIS模拟洪水预报结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于WebGIS的洪水预报服务构建方法，其特征在于，所述步骤2中，预处理包括洼地分析和填洼处理。

3.根据权利要求1所述的一种基于WebGIS的洪水预报服务构建方法，其特征在于，所述步骤3中，构建流水网的具体过程为：

步骤31，确定格网方向：采用D8算法寻找格网与相邻8个格网间的最大坡度或落差，其中，最大落差＝Z值变化值/相邻格网中心点距离；相邻格网中心点之间的距离有两个值；若某一格网至所有相邻格网的坡度都相同，则向外扩大相邻格网范围，直到找到最大坡度；

步骤32，将数字高程模型中所有格网方向连接起来构成流水网。

4.根据权利要求1所述的一种基于WebGIS的洪水预报服务构建方法，其特征在于，所述步骤4中，构建自然汇流矩阵的具体过程为：

步骤41，确定干边和湿边：根据特征空间的原理，干边和湿边为界定特征空间散点图上下边界的直线；

步骤42，温度植被干旱指数TVDI的提取：在植被指数和地表温度构成的三角形特征空间中，将不同植被指数条件下的最高下垫面温度Tmax相连，构成了三角形的干边；干边上，土壤湿度下降到凋萎含水量，地表蒸散发量接近0，TVDI＝1；相应地将不同植被指数下的最低下垫面温度Tmin相连构成了三角形的湿边，表示地表土壤含水量等于田间持水量，蒸散发量达到最大，TVDI＝0；

其中，T_Smin表示地表温度的最低值；T_S是任意像元的地表温度；NDVI是植被覆盖指数； a是湿边上土壤相对含水量，b是干边拟合方程的系数；

步骤43，土壤含水量的遥感反演：

基于地表温度-植被指数特征空间的原理与方法，位于干边与湿边之间的像元α点的土壤相对含水量RSM_a可以表示为：

式中，A/C为Ts/NDVI的斜率；则α点所在等值线上任一点的土壤相对含水量用下式表示为：

其中，A＝T_S-T_min；B＝T_max-T_min；tanα＝A/C为常数；则：

其中，c是TVDI＝1时干边上的土壤相对含水量减去湿边上的土壤相对含水量；依此推导出遥感反演土壤墒情的关键参数和经验参数；

步骤44，采用地表温度—植被指数特征空间法，利用遥感影像提取的温度植被干旱指数TVDI，结合土壤墒情监测的土壤实测数据率确定土壤墒情；然后结合降水信息计算不同土壤墒情时的土壤产流量，得到自然汇流矩阵。

5.根据权利要求1所述的一种基于WebGIS的洪水预报服务构建方法，其特征在于，所述步骤5中，对河道分级编码具体为：定义从河源出发的河流为1级河流，同级的两条河流交汇所形成的河流的级数增加1，不同级别的两条河流交汇所形成的河流的级别为两者中较高者。

6.根据权利要求1所述的一种基于WebGIS的洪水预报服务构建方法，其特征在于，所述步骤6中，洪水预报模型采用三水源新安江模型，对参数进行率定的具体过程为：选定率定目标函数，目标函数采用绝对误差、相对误差或者确定性系数来评价参数准确性；采用人工试错法率定参数，并采用次洪模型参数率定，其中产流参数直接采用日模型调试的参数，次洪模型参数调试对分水源参数和汇流参数进行优选。

7.根据权利要求1所述的一种基于WebGIS的洪水预报服务构建方法，其特征在于，所述步骤7中，模拟洪水预报结果的具体过程如下：

步骤71，在B/S端用户发送洪水预报请求后，浏览器将用户设定的模型输入参数以字符串的形式发送到服务器端的MVC控制器；

步骤72，服务器端MVC控制器将模型输入参数存入模型参数表中，记录下信息，并调用洪水预报模型进行演算预报，并将预报结果的流量和水位数据存入数据库，并通知MVC控制器已完成预报；

步骤73，MVC控制器在接收到预报完成的消息后，通知浏览器端调用预报水位服务、预报流量服务和预报径流服务，从数据库中读取相关数据，以XML的形式返回给浏览器进行解析和展示。