论文部分内容阅读
【摘要】随着社会的进步，时代的发展，我国对于在新世纪的航运路线算法也有着最新的研究，内河航道图动态信息的正确与否是对在河道上运行的船只的运行安全以及下游居民的生命财产安全。内河航道存在着变化多端且频繁的特点，因此现今为了对内河的航道动态进行进一步的观察，提早做出防范，于是采用了最新的电子航道图进行观察。且随着社会的进步，现今还采用了最新的水沫线算法，且目前也已经将其实际运用在现实生活中。本文将结合三峡坝区数字航道的系统建设，对三峡内河航道的特点，对其采用的内河电子航道图动态水沫线算法进行分析和探讨，并对其采用计算机软件编程实现的动态显示进行研究。
【关键词】内河电子航道图；动态水沫线算法；研究与分析
中图分类号：F407.63 文献标识码：A 文章编号：
【引言】在现代社会大部分的探察和勘察工具都是由电子进行完成的，因此对其辅助的设计的算法也越来越多。在对内河航道进行探测和观察时，电子航道图的出现大大解决了现代这一难题，电子航道图通俗一点来说就是将传统的纸质航道图进行数字化，并以数字化形式对航道进行准确直观地展现以及对两岸地理要素的数字地图产品[1]。电子航道图的出现大大减轻了探查工作人员的工作，其已经是数字航道系统中重要组成部分，因为电子航道图不仅可以直观准确的反应两岸的地理特色以及地理信息，就拿三峡来说，独特的喀斯特地貌在电子屏幕上完美展现，而且还可以在内河航道上对航道进行管理以及监控，很好的将电子航道图应用在贯测上。本文将结合三峡坝区河段的独特地貌在内河电子航道图中的应用，以及针对该河段对三峡整体坝区以及其他相关的水利枢纽工程进行了解。并采用动态水沫线算法对其水位变化的实际情况进行研究。为在航道管理部门进行工作的工作人员给与一个启示。
1水沫线算法原理
要了解何谓电子航道图动态水沫线的算法原理，首先就要对何谓水沫线以及水沫线模型进行分析和探讨，因为只有了解水沫线的算法原理，才能够对动态水沫线算法进行彻底的了解与分析。
1.1水沫线
正所谓无风不起浪，但是只有在水足够深的情况下，水花借助风的推引才能够会形成浪花，水浪主要是由航道的中心向航道的两岸向外延伸延展。我们也许看过这么一幅情景，就是当水浪变成沫的时候，远远看过去就像是一条线，而这条线就称为水沫线。在每个河段，每一个，其航道的深浅都是不一样的，因此，水沫线所在的位置也是不固定。同一个航道或是河段不可能在同一时期发生水沫，且水沫线也是不固定。这是通俗的说法，实际上的水沫线就是河道水域的水面与河岸地形坡面的交线，也称为是水边线，如果将航道左右两边的水沫线进行闭合，那么就可以得到当前水域最大的集合值，而这也就是水沫线最正确的算法[2]。 将水沫线的算法定理运用到数字航道图上，利用水沫线的计算方式就可以河水淹没区进行计算以及绘制地形图，然后根据绘制出的图纸，对河道的安全值进行推算，最后确定出最为安全的航道。河段的水深不同，因此水沫线的长短也是不同的，在不同的水深区域计算出正确的水域状态，这是有着一定的数据依据的，而其依据就是整个地理环境的要素[3]。
水沫线是每一片水面与河岸地形坡面的交线，而其算法并没有包含对每一篇水域的实际深度。而动态水沫线，则是将没有包含在水沫线算法中的水域的实时水深数据加上，并且根据每时每刻水位的变化，进行即时的计算。动态水沫线就是根据水域时时情况进行计算和分析的，其是水沫线动态变化的最基本的反应。
1.2水沫线模型分析
水沫线的计算方式是根据水面与河岸地形坡面的交线计算水域的集合值，每一段河道和航道的河床，其水下的地形破面都是一个不整齐、不规则的曲面，而在计算水域的集合值的时候，相关的工作人员都是通过水面的等高线对河床的地形进行计算，且每一河道或是航道，其位置不同，其所对应的相对的等高线也是不同。（详情见图一）
图一：河床等高线示意图
一般在正常的状态下，如果内河航道或是河道的水域的水流是静止的，那么就可以将其水域内每处的水位值看作是该都是等同的。但是如果内河航道或是河道的水平面是向着前方无限延伸的，那么该内河河道的水平面将与河床地形坡面的相交处形成一个交线，正好可以与水位值呈一个相同的等高线。
但是上述的想法都是猜想，因为河道或是航道的水流不可能是静止的，也许会是匀速，但绝不可能是静止。根据实际情况下，如果沿着水流的方向，该水域的水流位置将会按照一定的比例下降，并产生一定的变化，不会在同一水平位置上，
水面之所以会产生不规则的波纹，主要是因为其不规则的河床地形坡面导致的，因为地形与坡面相交，其水沫线也会在产生不同，进而与不同的等高线的交点形成一处连线，而该线的值就是所处等高线的水位值。（详情见图二）
图二：水面与等高线的交线示意图
2水沫线模型设计与算法实现
2.1三峡坝区河段水沫线模型设计
三峡是著名的喀斯特地貌，怪石嶙峋，不只是在山崖上的岩石是不规则，其上中下游中的河道的等高线也是不一样，因此其水位值也都不相同，根据三峡坝区的历史水位数据进行统计比较分析，发现在三峡坝区河道的辖区范围内，大坝的上游的16 公里处有一个自测水文站，其水位值跟三峡坝区某河段的水面水平值相近，且水文站与坝区之间的水位值比在中游3.8公里的水处的水文站的水位值高出了一米左右。
而在葛洲坝的下游，也就是离三峡的8.5公里处，也有一个自测的水文站，而起水文站的水位是接近水平值。根据水沫线的模型进行设计，在电子航道图中进行比例设计，是1：5000，而等高线的密度是以5米每条。在进行水沫线模型设计时，需要根据并结合实际的航道情况，并且在进行水沫线模型设计时，要优先考虑并满足实际需求的条件与情况，而一般在对水沫线的密度进行精确时，其精确值都是在1米左右。假设医疗63.7米的水沫线，就是按照64米的状态进行模拟运算。
三峡坝区与葛洲坝去之间的河段水位变化是根据河道的里程距离按照一定的直线比例进行变化和运算的。在上文中可以了解到，三峡大坝某河段的水位值与葛洲坝某河段的水位值都是按照水平值进行处理的，
而三峡和葛洲坝的水沫线也是与航道地形等高线进行平行的；但是其动态水沫线获取的
方法是根据各水域状况进行变通并延伸的，并通过与等高线的交点进行连线，从而得出水位值。
2.2三峡坝区河段动态水沫线算法
为将动态水沫线应用到三峡坝上，将从两个方面进行运算，分别是约束条件与计算结果
。⑴约束条件。由于三峡坝区的航道图的地形比例数据 1：5000，其等高线密度是5 米每条，三峡大坝目前有5个自测水文站，要根据数据采集频率以及時间点，并通过实际的业务选择，将选取值进行约束：三峡大坝在 135-180 米；葛洲坝以下：35-40 米；两坝间模拟：60-67 米。⑵计算结果。经过上文通过河道的等高线进行插值计算， 得到河道左右两岸的水沫线值，其计算结果见图三。
图三：水沫线生成图
【结语】
综上所述，在内河中采用电子航道进行实时观察和计算，可得到准确的水位信息，且通过得到的正确信息和水位值，如果发生状况时，可及时的制定相关的对策。
【参考文献】
[1]温向卫数字地形测量等高线自动处理问题探讨[A].陕晋冀煤炭学会地质测量专业学术研讨会论文集[C].2009(10) 22-23
[2]陈奇.三峡坝区实现无缝覆盖[N];通信产业报.2009(08)
[3]记者刘磊.三峡坝区 将建旅游度假区[N].人民日报.2003年
【关键词】内河电子航道图；动态水沫线算法；研究与分析
中图分类号：F407.63 文献标识码：A 文章编号：
【引言】在现代社会大部分的探察和勘察工具都是由电子进行完成的，因此对其辅助的设计的算法也越来越多。在对内河航道进行探测和观察时，电子航道图的出现大大解决了现代这一难题，电子航道图通俗一点来说就是将传统的纸质航道图进行数字化，并以数字化形式对航道进行准确直观地展现以及对两岸地理要素的数字地图产品[1]。电子航道图的出现大大减轻了探查工作人员的工作，其已经是数字航道系统中重要组成部分，因为电子航道图不仅可以直观准确的反应两岸的地理特色以及地理信息，就拿三峡来说，独特的喀斯特地貌在电子屏幕上完美展现，而且还可以在内河航道上对航道进行管理以及监控，很好的将电子航道图应用在贯测上。本文将结合三峡坝区河段的独特地貌在内河电子航道图中的应用，以及针对该河段对三峡整体坝区以及其他相关的水利枢纽工程进行了解。并采用动态水沫线算法对其水位变化的实际情况进行研究。为在航道管理部门进行工作的工作人员给与一个启示。
1水沫线算法原理
要了解何谓电子航道图动态水沫线的算法原理，首先就要对何谓水沫线以及水沫线模型进行分析和探讨，因为只有了解水沫线的算法原理，才能够对动态水沫线算法进行彻底的了解与分析。
1.1水沫线
正所谓无风不起浪，但是只有在水足够深的情况下，水花借助风的推引才能够会形成浪花，水浪主要是由航道的中心向航道的两岸向外延伸延展。我们也许看过这么一幅情景，就是当水浪变成沫的时候，远远看过去就像是一条线，而这条线就称为水沫线。在每个河段，每一个，其航道的深浅都是不一样的，因此，水沫线所在的位置也是不固定。同一个航道或是河段不可能在同一时期发生水沫，且水沫线也是不固定。这是通俗的说法，实际上的水沫线就是河道水域的水面与河岸地形坡面的交线，也称为是水边线，如果将航道左右两边的水沫线进行闭合，那么就可以得到当前水域最大的集合值，而这也就是水沫线最正确的算法[2]。 将水沫线的算法定理运用到数字航道图上，利用水沫线的计算方式就可以河水淹没区进行计算以及绘制地形图，然后根据绘制出的图纸，对河道的安全值进行推算，最后确定出最为安全的航道。河段的水深不同，因此水沫线的长短也是不同的，在不同的水深区域计算出正确的水域状态，这是有着一定的数据依据的，而其依据就是整个地理环境的要素[3]。
水沫线是每一片水面与河岸地形坡面的交线，而其算法并没有包含对每一篇水域的实际深度。而动态水沫线，则是将没有包含在水沫线算法中的水域的实时水深数据加上，并且根据每时每刻水位的变化，进行即时的计算。动态水沫线就是根据水域时时情况进行计算和分析的，其是水沫线动态变化的最基本的反应。
1.2水沫线模型分析
水沫线的计算方式是根据水面与河岸地形坡面的交线计算水域的集合值，每一段河道和航道的河床，其水下的地形破面都是一个不整齐、不规则的曲面，而在计算水域的集合值的时候，相关的工作人员都是通过水面的等高线对河床的地形进行计算，且每一河道或是航道，其位置不同，其所对应的相对的等高线也是不同。（详情见图一）
图一：河床等高线示意图
一般在正常的状态下，如果内河航道或是河道的水域的水流是静止的，那么就可以将其水域内每处的水位值看作是该都是等同的。但是如果内河航道或是河道的水平面是向着前方无限延伸的，那么该内河河道的水平面将与河床地形坡面的相交处形成一个交线，正好可以与水位值呈一个相同的等高线。
但是上述的想法都是猜想，因为河道或是航道的水流不可能是静止的，也许会是匀速，但绝不可能是静止。根据实际情况下，如果沿着水流的方向，该水域的水流位置将会按照一定的比例下降，并产生一定的变化，不会在同一水平位置上，
水面之所以会产生不规则的波纹，主要是因为其不规则的河床地形坡面导致的，因为地形与坡面相交，其水沫线也会在产生不同，进而与不同的等高线的交点形成一处连线，而该线的值就是所处等高线的水位值。（详情见图二）
图二：水面与等高线的交线示意图
2水沫线模型设计与算法实现
2.1三峡坝区河段水沫线模型设计
三峡是著名的喀斯特地貌，怪石嶙峋，不只是在山崖上的岩石是不规则，其上中下游中的河道的等高线也是不一样，因此其水位值也都不相同，根据三峡坝区的历史水位数据进行统计比较分析，发现在三峡坝区河道的辖区范围内，大坝的上游的16 公里处有一个自测水文站，其水位值跟三峡坝区某河段的水面水平值相近，且水文站与坝区之间的水位值比在中游3.8公里的水处的水文站的水位值高出了一米左右。
而在葛洲坝的下游，也就是离三峡的8.5公里处，也有一个自测的水文站，而起水文站的水位是接近水平值。根据水沫线的模型进行设计，在电子航道图中进行比例设计，是1：5000，而等高线的密度是以5米每条。在进行水沫线模型设计时，需要根据并结合实际的航道情况，并且在进行水沫线模型设计时，要优先考虑并满足实际需求的条件与情况，而一般在对水沫线的密度进行精确时，其精确值都是在1米左右。假设医疗63.7米的水沫线，就是按照64米的状态进行模拟运算。
三峡坝区与葛洲坝去之间的河段水位变化是根据河道的里程距离按照一定的直线比例进行变化和运算的。在上文中可以了解到，三峡大坝某河段的水位值与葛洲坝某河段的水位值都是按照水平值进行处理的，
而三峡和葛洲坝的水沫线也是与航道地形等高线进行平行的；但是其动态水沫线获取的
方法是根据各水域状况进行变通并延伸的，并通过与等高线的交点进行连线，从而得出水位值。
2.2三峡坝区河段动态水沫线算法
为将动态水沫线应用到三峡坝上，将从两个方面进行运算，分别是约束条件与计算结果
。⑴约束条件。由于三峡坝区的航道图的地形比例数据 1：5000，其等高线密度是5 米每条，三峡大坝目前有5个自测水文站，要根据数据采集频率以及時间点，并通过实际的业务选择，将选取值进行约束：三峡大坝在 135-180 米；葛洲坝以下：35-40 米；两坝间模拟：60-67 米。⑵计算结果。经过上文通过河道的等高线进行插值计算， 得到河道左右两岸的水沫线值，其计算结果见图三。
图三：水沫线生成图
【结语】
综上所述，在内河中采用电子航道进行实时观察和计算，可得到准确的水位信息，且通过得到的正确信息和水位值，如果发生状况时，可及时的制定相关的对策。
【参考文献】
[1]温向卫数字地形测量等高线自动处理问题探讨[A].陕晋冀煤炭学会地质测量专业学术研讨会论文集[C].2009(10) 22-23
[2]陈奇.三峡坝区实现无缝覆盖[N];通信产业报.2009(08)
[3]记者刘磊.三峡坝区 将建旅游度假区[N].人民日报.2003年