[發明專利]面向大區域流域提取的并行方法

有效

• 申請號: 201210320618.7
• 申請日: 2012-09-03
• 公開（公告）號: CN102915227A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 劉學軍;湯國安;江嶺;宋效東;祝士杰
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: G06F9/38
• 分類號: G06F9/38;G06F9/50;G06F17/50
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李媛媛

1.面向大區域流域提取的并行方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一步、數據劃分策略：采用行帶通信域劃分方法對DEM數據集進行劃分，并按照以下數據劃分粒度模型對劃分粒度進行優化：

PGM=(D,C,A,R)

其中，D是數據粒度，C是計算粒度，A是任務的屬性，R是劃分粒度的評價系；

第二步、按照數據劃分策略和數據融合策略進行洼地填平并行計算，包括對洼地處理和平地處理兩個過程；其中，數據融合策略是對各計算節點的子結果數據集進行融合處理，形成一個完整的結果文件；

第三步、按照數據劃分策略和數據融合策略，基于洼地填平結果進行水流方向并行計算；

第四步、按照數據劃分策略和數據融合策略，基于水流方向數據，進行匯流累積并行計算；

第五步、按照數據劃分策略和數據融合策略，基于水流方向和匯流累積數據，設置匯流閾值，進行河網水系并行計算；

第六步、按照數據劃分策略和數據融合策略，基于河網水系和水流方向數據進行子流域劃分并行計算，完成流域提取。

2.根據權利要求1所述的面向大區域流域提取的并行方法，其特征在于，所述第三步的具體計算過程如下：

步驟31.數據劃分：根據數據劃分策略對經洼地填平后的DEM數據進行數據劃分，同時創建水流方向結果柵格文件；

步驟32.循環任務：根據任務數N_m和計算節點數n確定計算次數，循環計算次數依次計算各計算節點數據：（a）遍歷初始化過的洼地填平結果柵格數據，每個柵格單元根據水流方向計算公式進行流向值；（b）根據數據融合策略，將各計算節點的結果數據寫入水流方向結果柵格文件。

3.根據權利要求1所述的面向大區域流域提取的并行方法，其特征在于，所述第四步的具體計算過程如下：

步驟41.初始化匯流累積結果柵格數據：遍歷水流方向結果柵格數據，如果是SC單元，則賦值于-1且加入棧SClist；如果是RC單元，則賦值于-2;如果是SK單元，則賦值-3-m且加入棧SKlist，m為流入SK單元的鄰域單元數，值域范圍為[1，7]；

步驟42.源單元流徑累積：依次遍歷棧SClist元素，從SC單元開始計算其匯流累積值，按照水流方向向下游追溯直到遇到SK單元停止，同時將該SK單元的匯流累積值FlowAcc更新為FlowAcc+1，最后將該SC單元從棧SClist中移除；

步驟43.低洼單元流徑累積：遍歷棧SKlist元素，如果SK單元的匯流累積值FlowAcc==-3，則從SK單元開始計算其匯流累積值，按照水流方向向下追溯直到遇到SK單元停止，同時將該SK單元匯流累積值FlowAcc更新為FlowAcc+1且如果匯流累積值FlowAcc==-3,則將SK加入棧SKlist，最后將該SK單元從棧SKlist中移除后重新遍歷棧SKlist；如果SK單元的匯流累積值FlowAcc<>-3，則不處理；

步驟44.當棧SKlist為空時，任務完成。

4.根據權利要求1所述的面向大區域流域提取的并行方法，其特征在于，所述第五步的具體計算過程如下：

步驟51.提取河網水系；

步驟52.查找源點和匯合點：遍歷河網水系柵格數據，3×3鄰域窗口中判斷河網節點類型：如果該單元值為-1且無上游單元流入，則加入源點棧SNlist；如果該單元值為-1且有2個以上上游單元流入，則加入匯合點棧JNlist；

步驟53.源點河網編碼：依次取源點棧SNlist中的元素，根據水流方向柵格數據追溯下游單元，直到遇到匯合點或下游單元越出范圍為止，然后計算Morton碼值M，將該路徑上所有單元河網水系柵格數據值更新為M；最后從源點棧SNlist移除該單元；

步驟54.匯合點河網編碼：遍歷取匯合點棧JNlist中的元素，依次沿水流方向柵格數據追溯匯入該匯合點的路徑上游單元，如果遇到該上游已編碼M的單元，則反向向下游追溯進行該路徑編碼直到該匯合點；如果該匯合點的所以上游路徑都已編碼，則將該單元作為源點進行源點河網編碼操作后從匯合點棧JNlist中移除該單元并重新遍歷匯合點棧JNlist，否則遍歷執行下一個匯合點；

步驟55.當匯合點棧JNlist為空時，任務完成。

5.根據權利要求1所述的面向大區域流域提取的并行方法，其特征在于，所述第六步的具體計算過程如下：

步驟61.初始化流域劃分結果柵格數據：遍歷河網水系柵格數據，將流域劃分結果柵格對應單元賦予河網柵格數據值；

步驟62.格網單元分配：遍歷流域劃分結果柵格數據，根據水流方向柵格數據，判斷當前單元（irow，jcol）是否為匯水種子，如果是，則進行匯水區計算：（a）標識當前單元（irow，jcol）；（b）依次判斷單元（irow，jcol）的8個鄰域單元是否為匯水種子，如果是，則進行匯水計算；

步驟63.重復步驟62，直到無法找到匯水種子為止。