[摘要]本文介紹了庫容計算的基本原理以及CASS軟件中的計算方法。結(jié)合具體工程實例利用CASS軟件中的數(shù)字地面模型（DTM）法與方格網(wǎng)法進(jìn)行庫容計算。通過實例計算結(jié)果對比分析表明，DTM具有精度高、計算速度快的特點。
[關(guān)鍵詞]庫容 數(shù)字地面模型 方格網(wǎng) 斷面法
1引言
水庫庫容是水庫優(yōu)化調(diào)度的重要參數(shù)，其精度影響水庫的防洪安全、灌溉等。測定水庫的水下地形圖，計算不同水位的面積與庫容，繪制庫容曲線是水庫管理工作中獲得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并建立數(shù)字水庫的重要環(huán)節(jié)，也可以最大限度地利用水資源并有效地進(jìn)行防洪和營運管理[1]。
2庫容計算方法和原理
2.1數(shù)字地面模型法
數(shù)字地面模型是地理空間定位的數(shù)據(jù)集合，是利用一個任意坐標(biāo)場中大量選擇的已知點坐標(biāo)（X，Y，Z）及屬性值對連續(xù)地面的一個統(tǒng)計表示，實質(zhì)上是對地球表面地形地貌的一種離散的數(shù)學(xué)表示[2]。數(shù)字地面模型DTM主要有3種表現(xiàn)形式：基于等高線的DTM、基于三角網(wǎng)的DTM和規(guī)則格網(wǎng)的DTM。
2.2方格網(wǎng)法
方格網(wǎng)法是利用數(shù)字化地形圖上的三維坐標(biāo)點標(biāo)（X，Y，H）將其割分為若干個等間距的矩形，形成一個方格網(wǎng)。方格網(wǎng)是采用算術(shù)平均法或加權(quán)平均法計算水域的庫容Q。
實際作業(yè)過程中，則采用1角點、2邊點、3拐點、4中點的應(yīng)用計算公式：
式中： Q為庫容；n為方格網(wǎng)點的個數(shù)；N為方格總數(shù)；h平均為算術(shù)平均水深；Hi為各方格網(wǎng)點水深值；Pi為方格網(wǎng)點的權(quán)；H角點、H邊點、H拐點、H中點為方格網(wǎng)角點、邊點、拐點及中點的水深。
3庫容計算結(jié)果綜合分析
本文以某一工程實例為例，分別用數(shù)字地面模型法（DTM）、方格網(wǎng)法進(jìn)行計算。計算的測量數(shù)據(jù)來源于某河道型水庫中具有代表性的一段，比例尺為1：500，其長度約為9km，平均寬度為90m，共5622個高程點，點位密度平均為10～15m。該段庫區(qū)縱向地形起伏比較大，橫向地形起伏較規(guī)律。
3.1計算結(jié)果綜合對比分析
綜合兩種計算結(jié)果，從以上圖表可以看出間距間的計算結(jié)果最穩(wěn)定的是DTM法，方格網(wǎng)法較差。其綜合平均后各方法間誤差最大為7.2%，最小為1.9%，兩種計算結(jié)果中優(yōu)先選用前者。
3.2高程點過濾后計算結(jié)果的對比分析
在工程實例的數(shù)據(jù)中，對其進(jìn)行高程點過濾，其間距分別為5、10、15、20，并對過濾后的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，計算面積均為730380�，與過濾前計算的面積一樣。
[關(guān)鍵詞]庫容 數(shù)字地面模型 方格網(wǎng) 斷面法
1引言
水庫庫容是水庫優(yōu)化調(diào)度的重要參數(shù)，其精度影響水庫的防洪安全、灌溉等。測定水庫的水下地形圖，計算不同水位的面積與庫容，繪制庫容曲線是水庫管理工作中獲得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并建立數(shù)字水庫的重要環(huán)節(jié)，也可以最大限度地利用水資源并有效地進(jìn)行防洪和營運管理[1]。
2庫容計算方法和原理
2.1數(shù)字地面模型法
數(shù)字地面模型是地理空間定位的數(shù)據(jù)集合，是利用一個任意坐標(biāo)場中大量選擇的已知點坐標(biāo)（X，Y，Z）及屬性值對連續(xù)地面的一個統(tǒng)計表示，實質(zhì)上是對地球表面地形地貌的一種離散的數(shù)學(xué)表示[2]。數(shù)字地面模型DTM主要有3種表現(xiàn)形式：基于等高線的DTM、基于三角網(wǎng)的DTM和規(guī)則格網(wǎng)的DTM。
2.2方格網(wǎng)法
方格網(wǎng)法是利用數(shù)字化地形圖上的三維坐標(biāo)點標(biāo)（X，Y，H）將其割分為若干個等間距的矩形，形成一個方格網(wǎng)。方格網(wǎng)是采用算術(shù)平均法或加權(quán)平均法計算水域的庫容Q。
實際作業(yè)過程中，則采用1角點、2邊點、3拐點、4中點的應(yīng)用計算公式：
式中： Q為庫容；n為方格網(wǎng)點的個數(shù)；N為方格總數(shù)；h平均為算術(shù)平均水深；Hi為各方格網(wǎng)點水深值；Pi為方格網(wǎng)點的權(quán)；H角點、H邊點、H拐點、H中點為方格網(wǎng)角點、邊點、拐點及中點的水深。
3庫容計算結(jié)果綜合分析
本文以某一工程實例為例，分別用數(shù)字地面模型法（DTM）、方格網(wǎng)法進(jìn)行計算。計算的測量數(shù)據(jù)來源于某河道型水庫中具有代表性的一段，比例尺為1：500，其長度約為9km，平均寬度為90m，共5622個高程點，點位密度平均為10～15m。該段庫區(qū)縱向地形起伏比較大，橫向地形起伏較規(guī)律。
3.1計算結(jié)果綜合對比分析
綜合兩種計算結(jié)果，從以上圖表可以看出間距間的計算結(jié)果最穩(wěn)定的是DTM法，方格網(wǎng)法較差。其綜合平均后各方法間誤差最大為7.2%，最小為1.9%，兩種計算結(jié)果中優(yōu)先選用前者。
3.2高程點過濾后計算結(jié)果的對比分析
在工程實例的數(shù)據(jù)中，對其進(jìn)行高程點過濾，其間距分別為5、10、15、20，并對過濾后的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，計算面積均為730380�，與過濾前計算的面積一樣。
可以看出DTM法在高程點過濾值取5，1015時其誤差比率均小于5%，當(dāng)過濾值取15時點位僅為2014，不到原來數(shù)據(jù)的一半，且計算結(jié)果相差不大；相比之下方格網(wǎng)法誤差較大，最大誤差比率為16%。因此考慮選擇DTM法。
3.3幾種計算方法誤差來源
從計算過程與計算原理以及一些其他的相關(guān)誤差來源看，各種計算方法的主要誤差來源為：
式中： m2中表示計算中誤差；m2面積為面積變形中誤差：m2高程為高程點測量中誤差；m2插值為計算過程中軟件內(nèi)插值中誤差；m2格為方格網(wǎng)格網(wǎng)設(shè)置引起的中誤差；m2其它為其它影響計算結(jié)果的誤差。從誤差來源的角度上看，DTM法計算誤差來源最�。环礁窬W(wǎng)的主要誤差來源于格網(wǎng)的設(shè)置及內(nèi)插值的精度；斷面法的誤差主要是面積的變形以及內(nèi)插值的精度。
3.4計算效率分析
計算過程各方法耗時如下表。從表中看出，DTM法耗時最小，而且設(shè)置間隔后計算時間變化不大；方格網(wǎng)中，其格網(wǎng)間距越小，計算時間越久。
4結(jié)論
DTM法計算精度最高，受誤差影響最少且最穩(wěn)定；方格網(wǎng)的精度與采用間距有較大關(guān)系，采樣間距過大的時候，與實際地形相差較大且計算結(jié)果可靠性越差，因此，在河道型水庫庫容計算中，地形特征數(shù)據(jù)采集點位密度滿足要求時，首選DTM法。DTM法計算效率最高，計算速度快，只需繪制計算邊界，其余步驟軟件自動處理并計算結(jié)果；方格網(wǎng)法在設(shè)置格網(wǎng)間距較小的時候其計算速度慢，處理大量數(shù)據(jù)時其速度難以滿足要求。
參考文獻(xiàn)
[1]高圣益.水庫庫容測量技術(shù)研究[J].人民長江，2007，38（10）：98-99.
[2]譚德寶，申邵洪.基于規(guī)則格網(wǎng)DEM的庫容計算與精度分析[J].長江科學(xué)院院報，2009，26（3）：49-56.
[3]魏娜，吳志斌，袁細(xì)保.三角網(wǎng)在庫容計算中的應(yīng)用[J].江西測繪，2008，（3）：50-52.
3.3幾種計算方法誤差來源
從計算過程與計算原理以及一些其他的相關(guān)誤差來源看，各種計算方法的主要誤差來源為：
式中： m2中表示計算中誤差；m2面積為面積變形中誤差：m2高程為高程點測量中誤差；m2插值為計算過程中軟件內(nèi)插值中誤差；m2格為方格網(wǎng)格網(wǎng)設(shè)置引起的中誤差；m2其它為其它影響計算結(jié)果的誤差。從誤差來源的角度上看，DTM法計算誤差來源最�。环礁窬W(wǎng)的主要誤差來源于格網(wǎng)的設(shè)置及內(nèi)插值的精度；斷面法的誤差主要是面積的變形以及內(nèi)插值的精度。
3.4計算效率分析
計算過程各方法耗時如下表。從表中看出，DTM法耗時最小，而且設(shè)置間隔后計算時間變化不大；方格網(wǎng)中，其格網(wǎng)間距越小，計算時間越久。
4結(jié)論
DTM法計算精度最高，受誤差影響最少且最穩(wěn)定；方格網(wǎng)的精度與采用間距有較大關(guān)系，采樣間距過大的時候，與實際地形相差較大且計算結(jié)果可靠性越差，因此，在河道型水庫庫容計算中，地形特征數(shù)據(jù)采集點位密度滿足要求時，首選DTM法。DTM法計算效率最高，計算速度快，只需繪制計算邊界，其余步驟軟件自動處理并計算結(jié)果；方格網(wǎng)法在設(shè)置格網(wǎng)間距較小的時候其計算速度慢，處理大量數(shù)據(jù)時其速度難以滿足要求。
參考文獻(xiàn)
[1]高圣益.水庫庫容測量技術(shù)研究[J].人民長江，2007，38（10）：98-99.
[2]譚德寶，申邵洪.基于規(guī)則格網(wǎng)DEM的庫容計算與精度分析[J].長江科學(xué)院院報，2009，26（3）：49-56.
[3]魏娜，吳志斌，袁細(xì)保.三角網(wǎng)在庫容計算中的應(yīng)用[J].江西測繪，2008，（3）：50-52.
