CN109190216B - 一种基于dem的大洲入海河流自动排序编码方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于DEM的大洲入海河流自动排序编码方法，包括以下步骤：S1、获取设定大洲区域内数字高程模型的基础DEM数据；S2、根据基础DEM数据确定大洲的边界线；S3、对基础DEM数据进行区域分割，生成各区域的河流数据；S4、对各区域的河流数据进行矢量化及合并，得到大洲的矢量河流；S5、根据大洲的边界线以及矢量河流对大洲所有入海河流进行自动排序；S6、构建自动编码模型对大洲所有入海河流进行自动编码。本发明有效解决了大洲尺度缺乏入海河流自动编码的问题。

Description

一种基于DEM的大洲入海河流自动排序编码方法
技术领域
本发明属于水文流域模拟技术领域，具体涉及一种基于DEM的大洲入海河流自动排序编码方法的设计。
背景技术
目前基于DEM(Digital Elevation Model，数字高程模型)模拟流域水文过程是研究陆面水文过程和水资源的重要途径之一。在气候变化影响下水资源问题日益凸显，对各个大洲的水资源情势进行评估和预测具有重要的意义。其中，对河流进行编码是开展水文模型和评价的关键条件。目前广泛应用的国内外河流方法主要针对单条的流域，如pfafstter、binary等方法。这些对流域尺度的河网编码方法相对比较成熟，但是其对大洲尺度多条入海河流的编码关注较少。大洲尺度的入海河流由于地理位置的特殊性，在入海河流提取方面通过对地形数据的特殊处理后，并快速、准确地对所提取的河流数据自动编码，为进一步开展大尺度水文数据模型建模提供数据支撑，有利于提高水文模拟的准确性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种基于DEM的大洲入海河流自动排序编码方法，以解决大洲尺度缺乏入海河流自动编码的问题。
本发明的技术方案为：一种基于DEM的大洲入海河流自动排序编码方法，包括以下步骤：
S1、获取设定大洲区域内数字高程模型的基础DEM数据；
S2、根据基础DEM数据确定大洲的边界线；
S3、对基础DEM数据进行区域分割，生成各区域的河流数据；
S4、对各区域的河流数据进行矢量化及合并，得到大洲的矢量河流；
S5、根据大洲的边界线以及矢量河流对大洲所有入海河流进行自动排序；
S6、构建自动编码模型对大洲所有入海河流进行自动编码。
进一步地，步骤S1具体为：
利用Arcgis平台切割设定大洲区域内的数字高程模型，得到90米分辨率的大洲的基础DEM数据。
进一步地，步骤S2包括以下分步骤：
S21、利用Arcgis平台将基础DEM数据中DEM大于零的栅格数据作为陆地数据并导出，得到大洲陆地范围的DEM数据；
S22、利用Arcgis平台将大洲陆地范围的DEM数据转换成矢量数据，得到大洲的矢量边界数据；
S23、利用Arcgis平台将大洲的矢量边界数据中各个折点转换成点文件，并用点的属性值记录其所在矢量线段的前后顺序，确定大洲的边界线。
进一步地，步骤S3包括以下分步骤：
S31、利用Arcgis平台将大洲陆地范围的DEM数据重采样为1km的DEM数据，并利用hydrology工具包生成大洲陆地范围的坡度流向和集水区文件；
S32、根据坡度流向和集水区文件将大洲的基础DEM数据分割成多个区域；
S33、利用Arcgis平台的hydrology工具包分别对分割之后的各个DEM数据进行填洼、流向以及汇流累积量计算；
S34、设置汇流累积量的阈值为123456，生成各区域的河流数据。
进一步地，步骤S4具体为：
将各区域的河流数据转化为矢量格式，得到各个区域的矢量河流，并利用Arcgis平台将各个区域的矢量河流进行合并，得到大洲所有的矢量河流。
进一步地，步骤S5包括以下分步骤：
S51、利用Arcgis平台的空间筛选工具，筛选出与步骤S22生成的矢量边界相交的河流河段，即步骤S4得到的大洲所有的矢量河流，得到大洲所有的入海河流；
S52、利用Arcgis平台的空间分析工具，计算得到与大洲各个入海河流距离最近的边界折点，并获取该折点的序号；
S53、利用Arcgis平台的字段排序工具，根据步骤S52得到的折点序号，按照升序对入海河流进行排序并重新赋值，实现对所有入海河流的自动排序。
进一步地，步骤S6具体为：
利用Arcgis平台的model builder工具，构建能够生成大洲入海河流的自动编码模型，并利用该自动编码模型，根据大洲所有入海河流的自动排序结果对大洲所有入海河流进行自动编码。
本发明的有益效果是：本发明基于各个大洲区域内数字高程模型的基础DEM数据，结合Arcgis平台中的相关处理工具及算法，可以实现对大洲入海河流，尤其是对分布在大洲边界入海口的河段进行自动排序及编码，有效解决了现有技术中大洲尺度缺乏入海河流自动编码的问题。
附图说明
图1所示为本发明实施例提供的一种基于DEM的大洲入海河流自动排序编码方法流程图。
图2所示为本发明实施例提供的南美洲河流编码过程图。
图3所示为本发明实施例提供的南美洲河流编码图。
具体实施方式
现在将参考附图来详细描述本发明的示例性实施方式。应当理解，附图中示出和描述的实施方式仅仅是示例性的，意在阐释本发明的原理和精神，而并非限制本发明的范围。
本发明实施例提供了一种基于DEM的大洲入海河流自动排序编码方法，如图1所示，包括以下步骤S1-S6：
S1、获取设定大洲区域内数字高程模型的基础DEM数据。
本发明实施例中，以90米分辨率的SRTM的DEM数据为例，利用Arcgis平台切割设定大洲区域内的数字高程模型，得到90米分辨率的大洲的基础DEM数据。
S2、根据基础DEM数据确定大洲的边界线。
步骤S2包括以下分步骤：
S21、利用Arcgis平台将基础DEM数据中DEM大于零的栅格数据作为陆地数据并导出，得到大洲陆地范围的DEM数据。
S22、利用Arcgis平台将大洲陆地范围的DEM数据转换成矢量数据，得到大洲的矢量边界数据。
S23、利用Arcgis平台将大洲的矢量边界数据中各个折点转换成点文件，并用点的属性值记录其所在矢量线段的前后顺序，确定大洲的边界线。
S3、对基础DEM数据进行区域分割，生成各区域的河流数据。
步骤S3包括以下分步骤：
S31、利用Arcgis平台将大洲陆地范围的DEM数据重采样为1km的DEM数据，以便减少数据量和提高计算效率，并利用hydrology工具包生成大洲陆地范围的坡度流向和集水区文件。
S32、根据坡度流向和集水区文件将大洲的基础DEM数据分割成多个区域，以便于提高计算效率。
S33、利用Arcgis平台的hydrology工具包分别对分割之后的各个DEM数据进行填洼、流向以及汇流累积量计算。
S34、设置汇流累积量的阈值为123456，生成各区域的河流数据。
由于《中国河流名称代码》中规定的河流阈值为1000km2，约等于123456个90米分辨率的DEM栅格总面积，因此本发明实施例中设置汇流累积量的阈值为123456。
S4、对各区域的河流数据进行矢量化及合并，得到大洲的矢量河流。
本发明实施例中，将各区域的河流数据转化为矢量格式，得到各个区域的矢量河流，并利用Arcgis平台将各个区域的矢量河流进行合并，得到大洲所有的矢量河流。
S5、根据大洲的边界线以及矢量河流对大洲所有入海河流进行自动排序。
步骤S5包括以下分步骤：
S51、利用Arcgis平台的空间筛选工具，筛选出与步骤S22生成的矢量边界相交的河流河段(即步骤S4得到的大洲所有的矢量河流)，得到大洲所有的入海河流。
S52、利用Arcgis平台的空间分析工具，计算得到与大洲各个入海河流距离最近的边界折点(即步骤S23生成的大洲矢量边界数据中的折点)，并获取该折点的序号。
S53、利用Arcgis平台的字段排序工具，根据步骤S52得到的折点序号，按照升序对入海河流进行排序并按照1、2、3...的顺序对其重新赋值，实现对所有入海河流的自动排序。
S6、构建自动编码模型对大洲所有入海河流进行自动编码。
本发明实施例中，利用Arcgis平台的model builder工具，构建能够生成大洲入海河流的自动编码模型，并利用该自动编码模型，根据大洲所有入海河流的自动排序结果对大洲所有入海河流进行自动编码。
本发明实施例中以南美洲为示例区，其边界入海河流编码过程如图2所示。图2(a)表示示例区基础DEM；图2(b)表示DEM处理后形成示例区的矢量线性边界的折点转换成的点文件；图2(c)表示示例区的所有矢量河流信息；图2(d)表示示例区所有入海河流矢量图；图2(e)表示对所有入海河流进行自动排序及编码。
最终示例区边界入海河流编码结果如图3所示，为了进一步展示入海河流编码的细节，分别截取并放大了示例区的上部(图3(b))、中部(图3(c))和下部(图3(d))。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于DEM的大洲入海河流自动排序编码方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取设定大洲区域内数字高程模型的基础DEM数据；
S2、根据基础DEM数据确定大洲的边界线；
S3、对基础DEM数据进行区域分割，生成各区域的河流数据；
S4、对各区域的河流数据进行矢量化及合并，得到大洲的矢量河流；
S5、根据大洲的边界线以及矢量河流对大洲所有入海河流进行自动排序；
S6、构建自动编码模型对大洲所有入海河流进行自动编码；
所述步骤S2包括以下分步骤：
S21、利用Arcgis平台将基础DEM数据中DEM大于零的栅格数据作为陆地数据并导出，得到大洲陆地范围的DEM数据；
S22、利用Arcgis平台将大洲陆地范围的DEM数据转换成矢量数据，得到大洲的矢量边界数据；
S23、利用Arcgis平台将大洲的矢量边界数据中各个折点转换成点文件，并用点的属性值记录其所在矢量线段的前后顺序，确定大洲的边界线；
所述步骤S3包括以下分步骤：
S31、利用Arcgis平台将大洲陆地范围的DEM数据重采样为1km的DEM数据，并利用hydrology工具包生成大洲陆地范围的坡度流向和集水区文件；
S32、根据坡度流向和集水区文件将大洲的基础DEM数据分割成多个区域；
S33、利用Arcgis平台的hydrology工具包分别对分割之后的各个DEM数据进行填洼、流向以及汇流累积量计算；
S34、设置汇流累积量的阈值为123456，生成各区域的河流数据；
所述步骤S4具体为：
将各区域的河流数据转化为矢量格式，得到各个区域的矢量河流，并利用Arcgis平台将各个区域的矢量河流进行合并，得到大洲所有的矢量河流；
所述步骤S5包括以下分步骤：
S51、利用Arcgis平台的空间筛选工具，筛选出与步骤S22生成的矢量边界相交的河流河段，即步骤S4得到的大洲所有的矢量河流，得到大洲所有的入海河流；
S52、利用Arcgis平台的空间分析工具，计算得到与大洲各个入海河流距离最近的边界折点，并获取该折点的序号；
S53、利用Arcgis平台的字段排序工具，根据步骤S52得到的折点序号，按照升序对入海河流进行排序并重新赋值，实现对所有入海河流的自动排序。
2.根据权利要求1所述的大洲入海河流自动排序编码方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：
利用Arcgis平台切割设定大洲区域内的数字高程模型，得到90米分辨率的大洲的基础DEM数据。
3.根据权利要求1所述的大洲入海河流自动排序编码方法，其特征在于，所述步骤S6具体为：
利用Arcgis平台的model builder工具，构建能够生成大洲入海河流的自动编码模型，并利用该自动编码模型，根据大洲所有入海河流的自动排序结果对大洲所有入海河流进行自动编码。
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