洪水模拟需要什么三维数据？地形与模型准备

2026年10月19日 19:02

地形是第一道门槛，其余清单同样不能省

洪水模拟的输入可以分为六类：带高程的地表、河道断面、堤防与桥涵等构筑物、地表糙率、上下游水位或流量边界，以及计算网格。三维模型只承担其中"地表"这一层，不能代替断面和边界。数据准备做扎实，计算结果的偏差才有可控的量级。下面按清单逐项说明口径、常见缺项和检查办法，最后划清数据工具与计算模块的分工。

1 先定地表用哪一套高程

1.1 裸地与带建筑表面的分工

裸地高程去掉了房屋、树冠和临时堆料，反映的是"水能漫到哪片地"。淹没面积统计、风险区划、用地适宜性判断，都用这一套。带建筑的地表则能回答"哪几栋会进水、进到第几层"，防汛研判更依赖它。

两套数据不要混着用。常见错误是拿带建筑的地表算淹没面积，房屋占位把水面切断，统计出来偏小；或者拿裸地高程判断建筑进水，忽略了首层地坪与室外地面的高差。项目开始前先定用途，再定数据版本，并在成果说明里写清用的是哪一套。

1.2 分辨率与细部起伏

平原圩区和城市街区，田埂、渠堤、路基、围墙这些几十厘米高的起伏会挡住水。分辨率不够，它们被抹平，水就顺着"平地"漫过去了。这类区域建议用较细的格网，山区可以放粗。

分辨率提高，数据量和计算时间同步上升。比较务实的做法是分区设定：重点保护区用细格网，外围用粗格网，接边处做一次高差检查，避免两套数据在边界上出现台阶。检查办法是沿接边线画剖面，看高程曲线是否连续。

2 河道断面与河床形态

2.1 断面间距与测点布置

断面是水动力计算的骨架，决定过水面积和水位流量关系。断面间距按河道形态定：顺直段可以稀一些，弯道、束窄段、桥涵上下游要加密。加密的原则是"形态变化处必须有断面"，不是按等距离机械布点。

每个断面的测点要覆盖到堤顶以外，只测到水边线不够。高水位时水会漫上滩地，滩地部分没有测点，断面就无法计算漫滩流量。测点记录里注明来源与测量时间，不同年份的断面混用时要单独标注。

2.2 断面与三维地表的对账

断面实测高程和三维地表在同一位置往往对不上，差几十厘米很常见。原因有三种：测量时间不同、地表模型把植被算进了高程、断面端点定位偏移。

处理顺序是先定位、再比高程、最后定取舍。把断面线投到地表上，逐点比对，偏差集中的段落单独核查。若地表明显偏高，多半是植被或临时堆料；若整体偏低，怀疑基准或模型空洞。对不上的部分在报告里列出来，不要悄悄抹平。

3 堤防、桥涵与阻水构筑物

3.1 堤顶高程与缺口

有堤防的河段，堤内堤外是两套结论。堤顶高程、堤线走向、缺口与旱闸位置，缺一项，算出来的范围就不可信。堤顶高程要按里程连续给出，不能只给几个特征点。

缺口是最容易被漏掉的信息。历史溃口、施工围堰留下的通道、穿堤涵闸，都会改变水路。把这些位置落成点位或线状要素，附上宽度和底高程，才算把边界条件交代清楚。堤身渗漏、管涌这类隐患不会反映在高程上，需要靠巡查记录补充。

3.2 桥涵的概化方式

桥面挡水、桥下过水，桥墩束窄河道，涵洞的过流能力决定上游水位。把桥简单处理成一堵墙，上游水位会虚高；当成不存在，又会低估壅水。

概化时至少给出三项：桥面高程、桥孔净宽与净高、墩台位置与尺寸。涵洞再加管径或断面尺寸、进口底高程、洞身长度。资料缺失时，在成果里标注"按假定概化"，并说明假定的依据，别让使用方以为这是实测值。

4 糙率从哪来

4.1 土地利用与糙率对照

糙率描述地表对水流的阻力，取值直接影响流速和淹没历时。常用的做法是按土地利用类型分区赋糙率：建设用地低一些，林地、草地高一些，农作物按生育期调整。

土地利用数据要与地表数据同一时相。拿几年前的用地现状配新地形，城镇边缘已经建成的区域仍按农田取值，流速会算得偏慢。分类不必过细，五到八类够用，类别太多反而在边界上难以处理。

4.2 分区边界与取值留痕

分区边界要跟地表要素对得上：道路、堤线、河岸线这些明显的线状地物，可以作为分区界线。若分区是凭影像勾的，边界会与地形错位，糙率在错误的段落生效。

每个分区记三项：类别、取值、依据。依据可以来自手册推荐值、同类河段经验或参数率定结果。率定过的取值单独标注，说明用的是哪一场洪水、哪个断面。这份记录在评审时比一句"按规范取值"有用得多。

5 水位与流量边界

5.1 上游来水与下游控制

上游给流量过程，下游给水位过程，这是最常见的组合。上游没有实测流量时，可用降雨径流模型的输出代替，但要说明模型版本与参数。下游水位可以来自水文站实测、水位流量关系曲线或受纳水体（湖、海）的潮位过程。

边界位置要选在河道顺直、断面稳定的地方，避开桥涵和弯道。边界离研究区太近，进口段的计算误差会传进重点区域；太远，则多算一段无关河段。折中的距离按河宽倍数估，具体取值在报告里写明。

5.2 长河段的分段水位

水面不是水平的。长河段用单一水位去套，下游会高估、上游会低估。分段给水位，或者直接用水面线作为初始条件，结果才接近实际。

分段的原则与断面加密一致：形态变化处、支流汇入口、闸坝上下游都要有控制点。分段数量不是越多越好，控制点之间用线性插值即可。插值出来的水位与实测水位对不上时，先怀疑控制点位置，再怀疑测量误差。

6 网格与坐标

6.1 结构网格与非结构网格

结构网格规则、计算稳定，适合顺直河段和规则边界；非结构网格能贴合弯曲岸线和局部加密，适合城市河网与复杂边界。选哪种取决于模型和河道形态，不是越复杂越好。

网格尺度要与地形精度匹配。地形分辨率五米，网格画到一米，多出来的细节是插值出来的，不会提高精度，只增加计算量。重点区域局部加密，加密区与外围之间留过渡带，避免尺度突变引起数值问题。

6.2 坐标与高程基准统一

地表、断面、构筑物、边界点，四类数据的坐标系和高程基准必须统一。平面坐标不一致，断面会错位；高程基准不一致，水位与地表的比较直接失效。1985 国家高程基准与地方独立基准之间的换算关系要有出处，换算参数记录在成果说明里。

坐标参考系的定义可以查 EPSG 登记库，确认所用代码与区域适配。跨带项目要特别注意投影变形，长距离线性构筑物在换带处容易产生位移。

7 数据工具做到哪一步

7.1 切片与场景修正

地表数据通常是 GeoTIFF，或者由倾斜摄影模型提取的高程。GISBox 支持 GeoTIFF 转地形切片、OSGB 转 3DTiles，也支持地形抬升、下压和水体擦除，用来修掉明显的地表错误，比如水面被算成凸起、桥下被填实。操作步骤可查图文教程。

修正要有依据，改一处记一处。把修改范围、原高程、新高程、依据列成清单，随成果一起交付。没有清单的修改，下一轮复核时无法判断是数据问题还是人为调整。

7.2 服务发布与计算模块的边界

整理好的地形与场景，可以发布为 Terrain 或 3DTiles 服务，供前端加载和业务系统调用。发布能力对应的版本范围，在套餐定价页可以逐项核对。三维服务格式的规范细节，见 OGC 3D Tiles 标准。

水动力计算、洪水演进、淹没范围解算，这些不在 GISBox 内，由专业水文模型完成。GISBox 承担的是数据准备、场景编辑与服务分发：把多源地表统一到一套坐标和高程基准，修掉明显缺陷，切成可加载的服务。把这条边界写进需求清单，采购和验收都少扯皮。

准备阶段的投入，通常在计算跑偏之后才被重视。断面补测、桥涵尺寸核实、糙率留痕，这些工作不产生漂亮的三维画面，却决定结果能不能用。地表这一段想先动手，可以从GISBox 下载页取安装包，用一块试验区做地形切片与发布，确认高程与加载正常后再接计算模块。水利行业的公开资料，可在中国政府网检索。

常见问题（FAQ）

FAQ-1 只有 DEM，没有实测断面，能开始吗？

能跑通流程，结论要标注限制。DEM 可以提取河道横断面，但水面以下的河床形态它给不出来，过水面积会偏小。做法是用已有断面或水文站资料校核提取结果，对重点河段补测。补测范围按河段重要性排序，先做城镇段和束窄段。成果说明里写清哪些断面是实测、哪些是提取，使用方才知道哪些结论可以依赖。

FAQ-2 倾斜摄影成果能直接替代地表高程吗？

不能直接替代。倾斜摄影模型包含房屋、植被和桥面，是表面模型，不是裸地高程。用于淹没计算前要做分类与剔除，把建筑和植被去掉，再补上被遮挡的地面。桥下、树冠下、水体表面这些区域，模型本身就有空洞或错误，需要单独处理。做建筑进水判断时可以用模型，做淹没面积统计时仍要回到裸地高程。

FAQ-3 糙率取值没有实测资料怎么办？

先用同类河段的推荐值起步，再用历史洪水做率定。选一场有水位记录的洪水，调整糙率让计算水位与实测水位接近，记录调整过程和最终取值。率定结果只适用于率定过的流量级，流量变化大时要分段取值。没有率定条件时，在报告里明确这是初值，并给出敏感性分析，说明取值变化对结果的影响幅度。

FAQ-4 数据准备要交付哪些东西？

四类。一类是数据本体：地表、断面、构筑物、边界条件、土地利用。第二类是说明文档：坐标与高程基准、数据来源与时相、精度指标、概化假定。第三类是修改记录：地形修正的范围与依据。第四类是元数据：文件命名、版本号、生成时间、责任人。四类齐了，下一轮更新或换人接手时，才不用从头猜。

打算先把地表和断面这一段理顺，可以从素材广场找示例数据练手，熟悉切片参数与高程检查的流程，再套到自己的项目区。

【内容与技术说明】
本文由GISBox产品团队整理发布，内容由AI工具辅助生成并经团队人工核验。
因产品版本持续迭代，具体功能、参数与免费范围以GISBox官方文档为准。
如有技术疑问或内容勘误，欢迎通过support@gisbox.com反馈。
最后核校：2026-10-19。