[發(fā)明專利]一種基于數(shù)字表面模型的城市匯水區(qū)提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610063527.8
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105740812B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邵振峰;張翰超;丁霖;金姣
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魏波

1.一種基于數(shù)字表面模型的城市匯水區(qū)提取方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：真實流向計算；

遍歷所有DSM格網(wǎng)點，計算每個格網(wǎng)點的真實流向；

步驟2：出水點提取；

找出所有的流向指向自身且為局部極小值的點，并進行編號，作為初步的匯水區(qū)編號；

若滿足以下兩個條件則標(biāo)記為出水點：

條件1：該點的流向為(0，0)，即該點流向指向自身；

條件2：該點為局部極小值的點；

對滿足條件1，不滿足條件2的點，將其流向改為指向其八鄰域的任一最低點；對滿足上述兩個條件的點依次進行編號，作為初步的匯水區(qū)編號；

步驟3：匯水區(qū)增長；

將出水點作為匯水區(qū)域的種子點，將流向指向該匯水區(qū)的格網(wǎng)點加入該匯水區(qū)點序列，并進行循環(huán)迭代，擴大匯水區(qū)域范圍，直到所有的匯水區(qū)面積不再變化；

步驟4：匯水區(qū)歸并；

首先對每個匯水區(qū)計算最大儲水深度和最大儲水量，并根據(jù)給定的儲水深度或者降水量閾值進行匯水區(qū)歸并；

步驟5：匯水區(qū)提取；

對匯水區(qū)邊界進行跟蹤，得到各個匯水區(qū)的矢量進行輸出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字表面模型的城市匯水區(qū)提取方法，其特征在于，步驟1的具體實現(xiàn)過程包括以下子步驟：

步驟1.1：將待計算點e與周圍八鄰域點的高程進行比較，若周圍八鄰域所有點的高程均大于或等于e點高程，則e點流向指向自身，否則，e點的流向指向八鄰域點中的最低點，若有多個最低點，則將e點的流向暫時設(shè)為指向自身；

步驟1.2：利用步驟1.1中所述方法對所有的點進行流向判斷；

步驟1.3：遍歷所有流向為(0，0)的格網(wǎng)點，若該點流向指向自身，則判斷該點周圍八鄰域點的流向，然后根據(jù)周圍八鄰域的流向根據(jù)向量的加法法則進行矢量合成，然后計算合成的新的向量與各個流向向量的夾角，取夾角最小的流向向量作為新的流向，直到所有的流向不再變化。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字表面模型的城市匯水區(qū)提取方法，其特征在于，步驟3的具體實現(xiàn)過程包括以下子步驟：

步驟3.1：將所有的出水點作為匯水區(qū)增長的種子點，并將出水點的編號作為匯水區(qū)的編號，將該出水點加入該匯水區(qū)的邊界點序列；

步驟3.2：按照編號大小依次遍歷所有匯水區(qū)的邊界點序列，依次對該邊界點序列的每個點周圍的格網(wǎng)點流向進行判斷：

如果流向指向該邊界點，則將該格網(wǎng)點的匯水區(qū)編號設(shè)置為該邊界點匯水區(qū)編號，并將該點加入該匯水區(qū)的邊界點序列，判斷完畢后將該邊界點從邊界點序列刪除，然后并將該格網(wǎng)點的匯水區(qū)編號改為該出水點的編號；

若該點周圍點均已有匯水區(qū)編號，則將該點從出水點序列刪除，然后對下一個匯水區(qū)的邊界點序列進行同樣的操作，直到所有的匯水區(qū)邊界點序列判斷完畢；

步驟3.3：對新的邊界序列重復(fù)上述步驟，直到所有的匯水區(qū)邊界不再變化，所有匯水區(qū)無法增長。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字表面模型的城市匯水區(qū)提取方法，其特征在于，步驟4的具體實現(xiàn)過程包括以下子步驟：

步驟4.1：找到每個匯水區(qū)的最低點高程值C_min和邊界序列的最低點高程值L_min：

步驟4.2：求得兩者的高程值差作為儲水深度D，

D＝C_min-L_min；

步驟4.3：將高程值差小于給定閾值D₀的匯水區(qū)與該匯水區(qū)邊界序列最低點L_min處相鄰的另一匯水區(qū)合并，并重新計算儲水深度D，迭代進行，直到所有匯水區(qū)的儲水深度D大于給定閾值D₀。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字表面模型的城市匯水區(qū)提取方法，其特征在于，步驟4的具體實現(xiàn)過程包括以下子步驟：

步驟4.1：找到每個匯水區(qū)的最低點高程值C_min和邊界序列的最低點高程值L_min：

步驟4.2：然后找到匯水區(qū)內(nèi)所有高程值小于或等于L_min的格網(wǎng)點，并將其與L_min的差值進行累加，最后將累加值乘以DSM格網(wǎng)點面積即可得到每個匯水區(qū)的最大儲水量S_max；

步驟4.3：通過判斷匯水區(qū)最大儲水量S_max與匯水區(qū)域降水量P的關(guān)系來決定是否進行匯水區(qū)歸并；

若S_max>P，則不需要歸并；

若S_max≤P，則將該匯水區(qū)與該匯水區(qū)邊界序列最低點L_min處相鄰的另一匯水區(qū)歸并；

其中：

P＝P₀*A；

其中P為匯水區(qū)域降水量，P₀為單位面積降水量，A為匯水區(qū)面積。