[發明專利]一種河流χ圖的自動生成方法

在審

• 申請號: 202010044967.5
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111275790A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 馬啟源;李安波;王平
• 申請（專利權）人: 南京泛在地理信息產業研究院有限公司;南京師范大學
• 主分類號: G06T11/20
• 分類號: G06T11/20;G06T3/60
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 馮艷芬

1.一種河流χ圖的自動生成方法，其特征在于該方法包括：

(1)將目標區域DEM柵格由地理空間轉換到圖像空間；

(2)對圖像空間中的DEM柵格進行填洼、柵格流向值計算和柵格流量值計算，生成流量柵格；

(3)對目標河流的線要素進行折點加密，生成點集DS，并根據流量柵格得到點集DS中每個點的流量值以及該點與下一個點間的距離，對應存入流量集合A和距離集合S中；具體包括：

(3-1)獲取目標河流線要素中所有折點，按從上游到下游的順序依次添加到折點集合P＝{p_k(row_k,col_k)|k＝1,……,n}中，n為折點的個數，row_k、col_k為折點p_k的行、列坐標；

(3-2)按序從折點集合P中讀取兩個未處理的相鄰折點p_k和p_k+1，按照以下步驟進行處理：

①以用戶指定步長d為加密間距，使用如下公式分別計算p_k與p_k+1之間在行方向和列方向上的加密步長：

式中，dI、dJ分別為行方向、列方向上的加密步長；

②使用如下公式獲取折點p_k和折點p_k+1之間所有需要加密的點和每兩個相鄰點之間的距離：

式中，(i_c,j_c)為折點p_k和折點p_k+1之間需要加密的第c個點DP_c的行列坐標，m為需要加密的點的個數，表示對括號內數值向上取整，s_c為DP_c與DP_c+1之間的距離，計算s_c時設第點DP_m+1為p_k+1，其行坐標為i_m+1＝row_k+1，列坐標j_m+1＝col_k+1；

③將所有需要加密的點依次添加到點集DS中，根據流量柵格獲取點集DS中所有點的流量值，依次添加到流量集合A中，將所有相鄰點之間的距離依次添加到距離集合S中；

④將折點p_k+1添加到點集DS中，將0作為對應距離存入距離集合S中，根據流量柵格獲取折點p_k+1的流量值，存入流量集合A中；

(3-3)重復執行步驟(3-2)，直至處理完所有相鄰折點；

(4)按從上游到下游的順序，使用雙線性內插法獲取點集DS中每個點所在位置的高程值，存入高程集合Z中；具體包括：

(4-1)獲取圖像空間中所有像元的總行數R和總列數L；

(4-2)從點集DS中任意獲取一個點ds_r，判斷ds_r的行坐標i_r與列坐標j_r是否滿足以下條件：i_r0或i_rR-1或j_r0或j_rL-1，若滿足，則執行步驟(4-3)，若不滿足，則執行步驟(4-4)；

(4-3)尋找(i_r，j_r)最近鄰的像元中心，將該像元中心的像元值作為點ds_r的高程值，存入高程集合Z中，并返回執行步驟(4-2)直至完成對DS中所有點的判斷；

(4-4)使用如下公式進行雙線性內插計算得到ds_r的高程值f(i_r,j_r)，并存入高程集合Z中：

式中，表示向下取整，表示向上取整；返回執行步驟(4-2)直至完成對DS中所有點的判斷；

(5)基于流量單調性對點集DS中的點進行檢驗，并從點集DS和流量集合A、距離集合S、高程集合Z中剔除無效點及其對應的數據；

(6)根據步驟(5)處理后的點集DS、流量集合A、距離集合S和高程集合Z，計算點集DS中點的χ值，生成河流χ值剖面圖和河流χ值平面圖；具體包括：

(6-1)獲取步驟(5)處理后的點集DS中最后一個點ds_nr，設其χ值χ_nr＝0，nr為步驟(5)處理后的點集DS中點的個數；

(6-2)從倒數第二個點ds_nr-1起，按從下游到上游的順序，使用如下公式計算每個點處的K值：

式中，K_r為點集DS中點ds_r的K值，s_r為距離集合S中第r個元素，即點ds_r與點ds_r+1的距離，a_r為流量集合A中第r個元素，即點ds_r處的流量值，a_stan和m/n為是經驗常數；

(6-3)按從下游到上游的順序，使用如下公式計算每個點的χ值：

χ_r＝χ_r+1+K_r,r＝nr-1,nr-2,...,1

χ_r、χ_r+1表示點ds_r、點ds_r+1處的χ值；

(6-4)將點集DS中每個點的高程值作為縱坐標，χ值作為橫坐標，生成每個點的散點圖，即為河流χ值剖面圖；

(6-5)將點集DS中每個點賦予χ值，并根據下式，由其行列坐標獲取其原始地理坐標值：

其中，xMin、yMax分別為目標區域DEM左上角柵格的左上角點X、Y坐標，xSize、ySize分別為目標區域DEM在X方向和Y方向上的分辨率，i_r和j_r為點ds_r的行列坐標，x_r和y_r為點ds_r的原始地理坐標；

(6-6)基于點集DS中每個點的原始地理坐標，將χ值設色顯示在地圖上，即為河流χ值平面圖。