[发明专利]一种基于稀疏断面点据的河道水下地形建模方法

权利要求书

1.一种基于稀疏断面点据的河道水下地形建模方法，其特征在于，包括：

构建河道的曲线网格；

将断面点状地形数据插值到断面所在的曲线网格节点上；

将相邻断面所在的曲线网格节点上的地形数据根据曲线网格节点之间的间距进行内插，获取相邻断面所在的曲线网格节点之间的所有行列曲线网格节点上的地形数据；

基于相邻断面所在的曲线网格节点之间的所有行列曲线网格节点上的地形数据，构建河道的DEM数据文件，完成河道水下地形建模。

2.根据权利要求1所述的一种基于稀疏断面点据的河道水下地形建模方法，其特征在于，构建曲线网格的过程为：

通过差分法对Possion方程的逆变方程进行离散，得到数值解方程组；

将河道的岸线位置信息带入数值解方程组中，并利用TDMA法对数值解方程组进行求解，得到河道的曲线网格。

3.根据权利要求2所述的一种基于稀疏断面点据的河道水下地形建模方法，其特征在于，所述Possion方程的逆变方程为：

其中，x、y为笛卡尔坐标系坐标，ξ、η为曲线坐标系坐标，α、β、γ、J为相应笛卡尔坐标与曲线坐标之间的转换参数，β＝x_ξx_η+y_ξy_η，J＝x_ξy_η-x_ηy_ξ，下标ξ、η指代偏ξ、η的导数，P、Q为用来调节曲线网格疏密度的调节因子，

其中，为考虑河道紊动特性的曲线网格构成因子，

其中，Δl为曲线网格特征尺度，H为河道断面水深数据的平均值，k为系数，g为重力加速度，n为河道综合糙率。

4.根据权利要求3所述的一种基于稀疏断面点据的河道水下地形建模方法，其特征在于，所述数值解方程组为：

其中，a_E、a_W、a_N、a_S、a_P为各个网格节点为中心对应的东、西、北、南、中位置的转换因子，a_P＝2(α+γ)，x_E、x_W、x_S、x_N、x_P为各个网格节点为中心对应的东、西、南、北、中位置的x坐标，y_E、y_W、y_S、y_N、y_P为各个网格节点为中心对应的东、西、南、北、中位置的y坐标。

5.根据权利要求1所述的一种基于稀疏断面点据的河道水下地形建模方法，其特征在于，将断面点状地形数据插值到断面所在的曲线网格节点上的具体插值表达式为：

其中，h_ij为曲线网格节点高程，i和j分别为i行和j列，z_k为断面上的散点高程数据，k为散点第k个点据，n为断面上的散点数据个数，λ_k为散点k的反距离权重，

其中，

其中，p为指数，r_k为第k个散点距离i行j列曲线网格节点的距离。

6.根据权利要求1所述的一种基于稀疏断面点据的河道水下地形建模方法，其特征在于，将相邻断面所在的曲线网格节点上的地形数据根据曲线网格节点之间的间距进行内插，获取相邻断面所在的曲线网格节点之间的所有行列曲线网格节点上的地形数据的过程为：

设相邻断面分别为断面m₁、断面m₂，断面m₁对应的曲线网格为j₁列，断面m₂对应的曲线网格为j₂列，计算j₁列至j₂列之间的曲线网格节点上的高程值的公式为：

其中，i为曲线网格的某一行，j₀为曲线网格j₁列至j₂列之间的列号，为对应i行j₀列网格节点高程，为对应i行j₁列网格节点高程，为对应i行j₂列网格节点高程，r_ij为对应i行j列网格节点的行方向距离。