[發(fā)明專利]一種通過DEM數(shù)據(jù)精準模擬生成河網(wǎng)的方法

有效

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• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113094916B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設計）人: 鄭遠環(huán);余春雪;郭倩
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/18;G06F113/08
• 代理公司: 蘇州言思嘉信專利代理事務所(普通合伙) 32385
• 代理人: 劉巍

本發(fā)明公開了一種通過DEM數(shù)據(jù)精準模擬生成河網(wǎng)的方法，包括包括修正平行河流程序和修正短、斷河流程序。本發(fā)明能夠模擬出更好的近似合理的河網(wǎng)。該方法既能優(yōu)化山地河網(wǎng)生成情況，又能較為合理的表示平地河網(wǎng)；主要解決生成的不合理近鄰并列河流、不合理匯流方向的河流，消除生成的短小河道，修正沒有合理出口的河流。

技術領域

本發(fā)明涉及水環(huán)境模擬技術領域，特別是一種通過DEM數(shù)據(jù)精準模擬生成河網(wǎng)的方法。

背景技術

現(xiàn)今河網(wǎng)生成流程如圖3所示，通過DEM數(shù)據(jù)提取河網(wǎng)的方法主要是：

1.填洼由于低洼地形以及數(shù)據(jù)錯誤導致的偽洼地的存在，會使計算水流方向和流域拓撲信息時，生成不合理甚至錯誤的水流方向，造成河網(wǎng)提取及水文特征計算的誤差。因此，在利用ArcGIS進行水文分析之前，應該首先對原始DEM地形數(shù)據(jù)進行填充洼地，得到無洼地DEM，使數(shù)據(jù)更準確。

2.流向計算：獲取河網(wǎng)的關鍵步驟之一是確定從柵格中的每個像元流出的方向。目前，在確定流向中應用較廣泛的是D8算法，通過對中心柵格的8個相鄰柵格編碼來判斷和確定水流方向。此方法大范圍地概括了自然狀態(tài)下水流的可能方向。

3.流量統(tǒng)計：流量大小代表著其上游流經(jīng)該網(wǎng)格的數(shù)量，高流量的像元是集中流動的區(qū)域，表明該區(qū)域愈容易形成地表徑流。根據(jù)水流累計矩陣統(tǒng)計流向分析中流向每個柵格的流量，從而得到研究流域的水流累積量。

現(xiàn)今主流技術，受限于DEM平地數(shù)據(jù)沒有起伏，在平地河網(wǎng)生成中存在明顯的失真，存在不合理近鄰并列河流沒有合并；受限于D8流向算法，生成短小河流；不能確定出水口，出現(xiàn)斷頭河或者是河流沒有合理的出水口，河流與實際的連通情況存在較為嚴重偏差，導致連通性差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決背景技術中受限于DEM平地數(shù)據(jù)沒有起伏，在平地河網(wǎng)生成中存在明顯的失真，存在不合理近鄰并列河流沒有合并；受限于D8流向算法，生成短小河流；不能確定出水口，出現(xiàn)斷頭河或者是河流沒有合理的出水口，河流與實際的連通情況存在較為嚴重偏差，導致連通性差等問題，設計了一種通過DEM數(shù)據(jù)精準模擬生成河網(wǎng)的方法，能夠模擬出更好的近似合理的河網(wǎng)，包括修正平行河流程序和修正短、斷河流程序。

為了對本技術方案進行進一步補充，所述修正平行河流的程序，依次包括查找平行河流、判定河流類型和修正流向流量三個步驟。

為了對本技術方案進行進一步補充，所述查找平行河流步驟為：遍歷流向圖，查找連續(xù)、同向的流向，然后建立5km環(huán)帶查找流向相同的河流。

為了對本技術方案進行進一步補充，所述判定河流類型步驟為：將兩條平行河流分為修正河流和丟棄河流，修正河流需要保留，丟棄河流進行數(shù)值修正。

為了對本技術方案進行進一步補充，所述修正流向流量步驟為：將丟棄河流對應的柵格數(shù)值加到修正河流里，將丟棄河流的流向修正為流向修正河流。

為了對本技術方案進行進一步補充，所述修正短、斷河流的程序包括查找潛在出水口、從潛在出水口檢索河道、判斷間距5km環(huán)帶內(nèi)是否存在其他河流和判斷是否可以連通路線四個步驟。

為了對本技術方案進行進一步補充，所述潛在出水口一般在DEM柵格邊緣高程低的數(shù)據(jù)。

為了對本技術方案進行進一步補充，所述從潛在出水口檢索河道步驟為若潛在出水口沒有河道，則檢索近鄰河流；若潛在出水口存在河道，存在河道的潛在出水口變?yōu)槌鏊冢^續(xù)檢索河流長度小于5km的河流。

為了對本技術方案進行進一步補充，所述判斷間距5km環(huán)帶內(nèi)是否存在其他河流步驟為若存在其他河流，則根據(jù)DEM高程獲取可能的河網(wǎng)連通路線；若不存在其他河流，則刪除小于5km的河流，結束；