[发明专利]基于网格延展法的降雨等值线构建方法

摘要

本发明公开了一种基于网格延展法的降雨等值线构建方法，包括降雨数据采集、构建计算区域网格、网格插值、重分类、等值线追踪、降雨等值线平滑步骤。本发明通过网格延展算法实现插值以及插值范围的控制，生成降雨等值线过程中不会因为数据分布不规律而发生等值线追踪错误，避免了边界裁剪计算，减少了降雨等值线生成的计算量，降低了降雨等值线算法的难度。

主权项

1.一种基于网格延展法的降雨等值线构建方法，其特征在于：包括以下步骤：1)降雨数据采集：确定降雨量观测点的空间位置，并采集对应观测点的降雨量；2)构建计算区域网格：在生成降雨等值线之前先构建插值计算的网格，网格的范围是容纳降雨等值面的边界和所有的降雨量观测点；3)网格插值：包括生成插值边界、网格插值计算、要插值的网格范围的确定；生成插值边界：降雨等值面的结果叠加到GIS地图上显示，生成插值边界将矢量数据点构成的地图边界栅格化，栅格化的边界网格构成一个闭合的区域；网格插值计算：根据观测点数据对指定区域内的其他网格进行插值计算，采用反距离加权平均算法作为网格插值算法；要插值的网格范围的确定：基于网格延展法来追踪要插值的网格范围；4)重分类：将网格插值后的结果数据进行归类；5)等值线追踪：追踪上述同一分类所构成的不规则区域的边界，通过延展法提取不规则面，求不规则面的外切；6)降雨等值线平滑：逐段将等值线的每个边的中点依次连接起来，形成一个新的环；步骤3)中反距离加权平均算法的具体计算步骤为：首先计算每个雨量观测点的权重λ_i，公式如式(1)：式中：d_i为插值点到雨量观测点的距离，然后计算插值点值，公式如式(2)：式中：为插值点的插值结果，Z(X_i，Y_i)为各个雨量站的降雨量值；步骤3)中基于网格延展法来追踪要插值的网格范围：上述生成的等值线边界构成的区域是闭合的，即要插值的点在边界范围内是连续分布的，连续分布的每个栅格至少和区域内的某一栅格相邻，从区域内的任何一个栅格点可以通过网格延展法遍历到区域内的所有栅格点；网格延展法具体算法，步骤如下：a)根据边界数据将对应位置的网格标记为边界网格，将其余网格标记“未搜索”网格，设置两个队列分别存储“待搜索”和“待插值”；b)选取所求等值线区域内任何一个网格作为起始网格，并将该网格加入“待插值”网格队列中；c)从“待插值”网格队列中选取一个网格，向该网格的四个方向进行搜索，并对这个四个方向的网格标记进行判断，为“待插值”或是“边界”网格则转入d)步骤，否则将该网格标记为“待插值”，并将该网格加入到“待搜索”队列中；d)当“待搜索”队列为空时，转入e)步骤，否则从“待搜索”队列中选取一个网格进行c)步骤的操作；e)输出“待插值”队列的所有网格信息，即所有“待插值”网格点，网格延展法插值网格范围确定算法流程结束。