[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

本發明公開了一種河流χ圖的自動生成方法，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DEM柵格進行填洼和柵格流量值計算，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，對應存入集合A和S中；(4)按從上游到下游的順序，使用雙線性內插法獲取DS中每個點所在位置的高程值，存入集合Z中；(5)基于流量單調性對DS中的點進行檢驗，并從DS和A、S、Z中剔除無效點及其對應的數據；(6)根據步驟(5)處理后的DS、A、S和Z，計算DS中點的χ值，生成河流χ值剖面圖和河流χ值平面圖。本發明算法復雜度低，自動化程度高，是一種高效的河流χ圖自動生成方法。

技術領域

本發明涉及地理信息技術、水文學和地貌學領域，具體涉及一種基于ArcEngine的河流χ圖自動生成方法。

背景技術

水系是不同等級的河流在流域內構成的河道系統。水系在流水侵蝕、搬運、堆積的作用下，對地貌產生了塑造的作用。目前，已有大量研究通過生成河道橫、縱剖面，分析河流的平面、立體形態特征，從而進一步對河流演變、地貌演化過程等進行反演。通過對河流形態學特征的相關分析，能夠間接地實現對地質構造和地殼運動的解析。

通過對河流縱剖面圖的變形，在計算得到變量χ的基礎上，以高程為縱坐標，χ為橫坐標的折線圖被稱為χ圖。χ圖中斜率代表了河流局部的侵蝕速率。河流的侵蝕速率被證明與河流的水量和河道梯度有關，可用于解釋河流剖面的巖性、構造歷史和氣候歷史等。目前，χ值的計算和χ圖的生成主要存在兩方面問題，一方面是僅見到文獻中的數學描述和基于通用數學軟件的半自動化處理，計算效率低下，且容易引入人為錯誤；另一方面，χ值的計算，涉及積分、流域面積等算法復雜度較高的多個運算環節，有待進一步優化。

發明內容

發明目的：本發明針對現有技術存在的問題，提供一種河流χ圖的自動生成方法，自動化程度高，且更容易實現。

技術方案：本發明所述的河流χ圖的自動生成方法包括：

(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；

(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；

(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。

進一步的，步驟(1)具體包括如下步驟：

(1-1)獲取目標區域DEM左上角柵格的左上角點X、Y坐標，分別記為xMin、yMax；

(1-2)獲取目標區域DEM在X方向和Y方向上的分辨率，分別記為xSize、ySize；

(1-3)將坐標系由地理或投影坐標系轉換為圖像行列坐標系，即順時針旋轉坐標系90°并將坐標原點(0,0)平移至柵格左上角像元中心點，轉換后的行列坐標具體為：

i、j表示像元中心在圖像空間的行、列坐標，x、y分別表示像元中心在原坐標系的橫、縱坐標。