CN110473290A - 基于dem的水文分析方法、系统及存储介质 - Google Patents

基于dem的水文分析方法、系统及存储介质 Download PDF

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孙占龙
朱敏超
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Abstract

本发明公开了一种基于DEM的水文分析方法、系统及存储介质，涉及水文分析，包括获取所要分析区域的DEM数据；检查DEM数据包含的地形是否存在洼地，若存在洼地，对洼地进行填充；对无洼地的DEM进行水流流向分析；计算水流的汇流累积量；确定待分析区域的水流流程；依据水流流向及汇流累积量进行流域分析。首先获取待分析区域的DEM数据，检查待分析的地形是否存在洼地，如若有洼地，则先对DEM中的洼地进行填充，避免洼地地形的影响。之后针对无洼地的DEM进行水流流向分析，再接着进行汇流累积量计算以及水流产度的计算，最后依据水流流向及水流流程进行流域分析。整个过程自动对DEM数据进行计算，无需人工辅助，更为优化智能。

Description

基于DEM的水文分析方法、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及水文分析，更具体地说，它涉及一种基于DEM的水文分析方法、系统及存储介质。
背景技术
水文分析是DEM数据应用的一个重要方面。而利用DEM生成的集水流域和水流网络，成为大多数地表水文分析模型的主要输入数据。表面水文分析模型研究与地表水流有关的各种自然现象如洪水水位及泛滥情况，规定受污染源影响的地区，预测当某一地区的地貌改变时对整个地区将造成的影响。
目前，申请号为201510779673.6的中国专利公开了一种湖泊型流域水生态功能四级分区方法，它以目标流域DEM为底图，通过水文分析划分出目标流域的自然水文单元及其水系，以自然水文单元为边界，分割水系，将分割得到的河段和面状水体作为水生态功能四级分区的基本单元；依据湖泊型流域水生态功能四级分区的目的与原则，借助流域综合调查资料，识别湖泊型流域水生态功能四级分区基本单元的水生态功能类型，然后进行水生态功能区重要性排序，对相同类型的分区基本单元进行合并，辅以人工判识，结合湖泊型流域水生态功能三级分区边界，确定水生态功能分区边界，形成的湖泊型流域水生态功能四级分区图。
该方法虽然能够进行水文分析，但还是需要人工判识的辅助，并不能脱离人的主观思维独立运行，还具有改进的空间。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的在于提供一种基于DEM的水文分析方法，具有全部自动进行，无需人工辅助的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种基于DEM的水文分析方法，包括
获取所要分析区域的DEM数据；
检查DEM数据包含的地形是否存在洼地，若存在洼地，对洼地进行填充；
对无洼地的DEM进行水流流向分析；
计算水流的汇流累积量；
确定待分析区域的水流流程；
依据水流流向及汇流累积量进行流域分析。
采用上述技术方案，首先获取待分析区域的DEM数据，检查待分析的地形是否存在洼地，如若有洼地，则先对DEM中的洼地进行填充，避免洼地地形的影响。之后针对无洼地的DEM进行水流流向分析，再接着进行汇流累积量计算以及水流产度的计算，最后依据水流流向及水流流程进行流域分析。整个过程自动对DEM数据进行计算，无需人工辅助，更为优化智能。
进一步，水流流向分析包括
将所要分析区域划分为格栅单元；
确定一格栅单元为中心格栅，其相邻的格栅单元为邻域格栅；
计算中心格栅与邻域格栅的最大距离权落差；
若如果权落差为正值，则流向为中心格栅流出至邻域格栅，
若如果权落差为负值，则流向为邻域格栅流入至中心格栅。
进一步，计算水流的汇流累积量包括
利用水流方向格栅数据计算出每一个格栅在水流方向上累积的格栅数，即为汇流累积量。
进一步，确定待分析区域的水流流程包括
计算地面上没一点沿水流方向到该点所在流域出水口最大地面距离的水平投影。
针对现有技术存在的不足，本发明的第二目的在于提供一种基于DEM的水文分析系统，具有全部自动进行，无需人工辅助的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种基于DEM的水文分析系统，包括处理器与存储器，所述存储器存储有指令集供所述处理器调用以实现：
获取所要分析区域的DEM数据；
检查DEM数据包含的地形是否存在洼地，若存在洼地，对洼地进行填充；
对无洼地的DEM进行水流流向分析；
计算水流的汇流累积量；
确定待分析区域的水流流程；
依据水流流向及汇流累积量进行流域分析。
采用上述技术方案，首先获取待分析区域的DEM数据，检查待分析的地形是否存在洼地，如若有洼地，则先对DEM中的洼地进行填充，避免洼地地形的影响。之后针对无洼地的DEM进行水流流向分析，再接着进行汇流累积量计算以及水流产度的计算，最后依据水流流向及水流流程进行流域分析。整个过程自动对DEM数据进行计算，无需人工辅助，更为优化智能。
进一步，所述指令集还供所述处理器调用以实现：
水流流向分析包括
将所要分析区域划分为格栅单元；
确定一格栅单元为中心格栅，其相邻的格栅单元为邻域格栅；
计算中心格栅与邻域格栅的最大距离权落差；
若如果权落差为正值，则流向为中心格栅流出至邻域格栅，
若如果权落差为负值，则流向为邻域格栅流入至中心格栅。
进一步，所述指令集还供所述处理器调用以实现：
计算水流的汇流累积量包括利用水流方向格栅数据计算出每一个格栅在水流方向上累积的格栅数，即为汇流累积量。
进一步，所述指令集还供所述处理器调用以实现：
确定待分析区域的水流流程包括计算地面上没一点沿水流方向到该点所在流域出水口最大地面距离的水平投影。
针对现有技术存在的不足，本发明的第三目的在于提供一种存储介质，具有全部自动进行，无需人工辅助的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序用于计算机执行以实现如上任一项技术方案所述基于DEM的水文分析方法。
采用上述技术方案，首先获取待分析区域的DEM数据，检查待分析的地形是否存在洼地，如若有洼地，则先对DEM中的洼地进行填充，避免洼地地形的影响。之后针对无洼地的DEM进行水流流向分析，再接着进行汇流累积量计算以及水流产度的计算，最后依据水流流向及水流流程进行流域分析。整个过程自动对DEM数据进行计算，无需人工辅助，更为优化智能。
综上所述，本发明具有以下有益效果：整个过程自动对DEM数据进行计算，无需人工辅助，更为优化智能。
附图说明
图1为本发明中基于DEM的水文分析方法的流程框图；
图2为本发明中基于DEM的水文分析系统的原理框图。
图中：1、处理器；2、存储器。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本发明进行详细描述。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1
一种基于DEM的水文分析方法，参照图1，包括步骤S101至步骤S106。
步骤S101：获取所要分析区域的DEM数据。
首先，确定要分析的区域，获取待分析区域的DEM数据。
步骤S102：检查DEM数据包含的地形是否存在洼地，若存在洼地，对洼地进行填充。
在进行分析之前，先对DEM数据的洼地进行填充，避免洼地计算得到不合理或者错误的水流方向。
步骤S103：对无洼地的DEM进行水流流向分析。
水流流向是通过计算中心格栅与邻域格栅的最大距离权落差来确定的。
具体的，水流流向分析包括
将所要分析区域划分为格栅单元；
确定一格栅单元为中心格栅，其相邻的格栅单元为邻域格栅；
计算中心格栅与邻域格栅的最大距离权落差；
若如果权落差为正值，则流向为中心格栅流出至邻域格栅，
若如果权落差为负值，则流向为邻域格栅流入至中心格栅。
步骤S104：计算水流的汇流累积量。
计算水流的汇流累积量包括利用水流方向格栅数据计算出每一个格栅在水流方向上累积的格栅数，即为汇流累积量。
步骤S105：确定待分析区域的水流流程。
确定待分析区域的水流流程包括计算地面上没一点沿水流方向到该点所在流域出水口最大地面距离的水平投影。
步骤S106：依据水流流向及汇流累积量进行流域分析。
进行流域分析时，首先确定水流流向，之后计算水流在该水流流向上的汇流累积量，当汇流累积量达到一定值的时候，就会产生地表水流，在汇流累积量大于临界的基准数值时，就是水流路径，而水流路径的集合就是河网。
实施例2
一种基于DEM的水文分析系统，参照图2，包括处理器1与存储器2，所述存储器2存储有指令集供所述处理器1调用以实现：
获取所要分析区域的DEM数据；
检查DEM数据包含的地形是否存在洼地，若存在洼地，对洼地进行填充；
对无洼地的DEM进行水流流向分析；
计算水流的汇流累积量；
确定待分析区域的水流流程；
依据水流流向及汇流累积量进行流域分析。
水流流向分析包括
将所要分析区域划分为格栅单元；
确定一格栅单元为中心格栅，其相邻的格栅单元为邻域格栅；
计算中心格栅与邻域格栅的最大距离权落差；
若如果权落差为正值，则流向为中心格栅流出至邻域格栅，
若如果权落差为负值，则流向为邻域格栅流入至中心格栅。
计算水流的汇流累积量包括利用水流方向格栅数据计算出每一个格栅在水流方向上累积的格栅数，即为汇流累积量。
确定待分析区域的水流流程包括计算地面上没一点沿水流方向到该点所在流域出水口最大地面距离的水平投影。
实施例3
一种存储介质，存储有计算机程序，计算机程序用于计算机执行以实现实施例1提供的基于DEM的水文分析方法。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于DEM的水文分析方法，其特征是：包括
获取所要分析区域的DEM数据；
检查DEM数据包含的地形是否存在洼地，若存在洼地，对洼地进行填充；
对无洼地的DEM进行水流流向分析；
计算水流的汇流累积量；
确定待分析区域的水流流程；
依据水流流向及汇流累积量进行流域分析。
2.根据权利要求1所述的基于DEM的水文分析方法，其特征是：水流流向分析包括
将所要分析区域划分为格栅单元；
确定一格栅单元为中心格栅，其相邻的格栅单元为邻域格栅；
计算中心格栅与邻域格栅的最大距离权落差；
若如果权落差为正值，则流向为中心格栅流出至邻域格栅，
若如果权落差为负值，则流向为邻域格栅流入至中心格栅。
3.根据权利要求1所述的基于DEM的水文分析方法，其特征是：计算水流的汇流累积量包括
利用水流方向格栅数据计算出每一个格栅在水流方向上累积的格栅数，即为汇流累积量。
4.根据权利要求1所述的基于DEM的水文分析方法，其特征是：确定待分析区域的水流流程包括
计算地面上没一点沿水流方向到该点所在流域出水口最大地面距离的水平投影。
5.一种基于DEM的水文分析系统，其特征是：包括处理器(1)与存储器(2)，所述存储器(2)存储有指令集供所述处理器(1)调用以实现：
获取所要分析区域的DEM数据；
检查DEM数据包含的地形是否存在洼地，若存在洼地，对洼地进行填充；
对无洼地的DEM进行水流流向分析；
计算水流的汇流累积量；
确定待分析区域的水流流程；
依据水流流向及汇流累积量进行流域分析。
6.根据权利要求5所述的基于DEM的水文分析系统，其特征是：所述指令集还供所述处理器(1)调用以实现：
水流流向分析包括
将所要分析区域划分为格栅单元；
确定一格栅单元为中心格栅，其相邻的格栅单元为邻域格栅；
计算中心格栅与邻域格栅的最大距离权落差；
若如果权落差为正值，则流向为中心格栅流出至邻域格栅，
若如果权落差为负值，则流向为邻域格栅流入至中心格栅。
7.根据权利要求5所述的基于DEM的水文分析系统，其特征是：所述指令集还供所述处理器(1)调用以实现：
计算水流的汇流累积量包括利用水流方向格栅数据计算出每一个格栅在水流方向上累积的格栅数，即为汇流累积量。
8.根据权利要求5所述的基于DEM的水文分析系统，其特征是：所述指令集还供所述处理器(1)调用以实现：
确定待分析区域的水流流程包括计算地面上没一点沿水流方向到该点所在流域出水口最大地面距离的水平投影。
9.一种存储介质，其特征是：存储有计算机程序，所述计算机程序用于计算机执行以实现如权利要求1至4任一项所述基于DEM的水文分析方法。
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