CN113094916A - 一种通过dem数据精准模拟生成河网的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过DEM数据精准模拟生成河网的方法，包括包括修正平行河流程序和修正短、断河流程序。本发明能够模拟出更好的近似合理的河网。该方法既能优化山地河网生成情况，又能较为合理的表示平地河网；主要解决生成的不合理近邻并列河流、不合理汇流方向的河流，消除生成的短小河道，修正没有合理出口的河流。

Description

一种通过DEM数据精准模拟生成河网的方法
技术领域
本发明涉及水环境模拟技术领域，特别是一种通过DEM数据精准模拟生成河网的方法。
背景技术
现今河网生成流程如图3所示，通过DEM数据提取河网的方法主要是：
1.填洼由于低洼地形以及数据错误导致的伪洼地的存在，会使计算水流方向和流域拓扑信息时，生成不合理甚至错误的水流方向，造成河网提取及水文特征计算的误差。因此，在利用ArcGIS进行水文分析之前，应该首先对原始DEM地形数据进行填充洼地，得到无洼地DEM，使数据更准确。
2.流向计算：获取河网的关键步骤之一是确定从栅格中的每个像元流出的方向。目前，在确定流向中应用较广泛的是D8算法，通过对中心栅格的8个相邻栅格编码来判断和确定水流方向。此方法大范围地概括了自然状态下水流的可能方向。
3.流量统计：流量大小代表着其上游流经该网格的数量，高流量的像元是集中流动的区域，表明该区域愈容易形成地表径流。根据水流累计矩阵统计流向分析中流向每个栅格的流量，从而得到研究流域的水流累积量。
现今主流技术，受限于DEM平地数据没有起伏，在平地河网生成中存在明显的失真，存在不合理近邻并列河流没有合并；受限于D8流向算法，生成短小河流；不能确定出水口，出现断头河或者是河流没有合理的出水口，河流与实际的连通情况存在较为严重偏差，导致连通性差。
发明内容
本发明的目的是为了解决背景技术中受限于DEM平地数据没有起伏，在平地河网生成中存在明显的失真，存在不合理近邻并列河流没有合并；受限于D8流向算法，生成短小河流；不能确定出水口，出现断头河或者是河流没有合理的出水口，河流与实际的连通情况存在较为严重偏差，导致连通性差等问题，设计了一种通过DEM数据精准模拟生成河网的方法，能够模拟出更好的近似合理的河网，包括修正平行河流程序和修正短、断河流程序。
为了对本技术方案进行进一步补充，所述修正平行河流的程序，依次包括查找平行河流、判定河流类型和修正流向流量三个步骤。
为了对本技术方案进行进一步补充，所述查找平行河流步骤为：遍历流向图，查找连续、同向的流向，然后建立5km环带查找流向相同的河流。
为了对本技术方案进行进一步补充，所述判定河流类型步骤为：将两条平行河流分为修正河流和丢弃河流，修正河流需要保留，丢弃河流进行数值修正。
为了对本技术方案进行进一步补充，所述修正流向流量步骤为：将丢弃河流对应的栅格数值加到修正河流里，将丢弃河流的流向修正为流向修正河流。
为了对本技术方案进行进一步补充，所述修正短、断河流的程序包括查找潜在出水口、从潜在出水口检索河道、判断间距5km环带内是否存在其他河流和判断是否可以连通路线四个步骤。
为了对本技术方案进行进一步补充，所述潜在出水口一般在DEM栅格边缘高程低的数据。
为了对本技术方案进行进一步补充，所述从潜在出水口检索河道步骤为若潜在出水口没有河道，则检索近邻河流；若潜在出水口存在河道，存在河道的潜在出水口变为出水口，继续检索河流长度小于5km的河流。
为了对本技术方案进行进一步补充，所述判断间距5km环带内是否存在其他河流步骤为若存在其他河流，则根据DEM高程获取可能的河网连通路线；若不存在其他河流，则删除小于5km的河流，结束；
为了对本技术方案进行进一步补充，所述判断是否可以连通路线步骤为若可以连通路线，则修正流向和流量，结束；若无法连通路线，则删除小于5km的河流，结束。
有益效果：本发明能够模拟出更好的近似合理的河网。该方法既能优化山地河网生成情况，又能较为合理的表示平地河网；主要解决生成的不合理近邻并列河流、不合理汇流方向的河流，消除生成的短小河道，修正没有合理出口的河流。
附图说明
图1是修正平行河网流程示意图；
图2是修正短、断河道流程示意图；
图3是现今河网生成流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1和图2所示，一种通过DEM数据精准模拟生成河网的方法，包括修正平行河流程序和修正短、断河流程序。
一.修正平行河流。
平行河流表现是在一个方向上(一般来说，受限于地形情况，平行河流存在两个方向，水平与垂直方向)，流向相同的间距不大的河流。平行河流生成的机制是D8算法在DEM高程数据没有起伏的平地里，生成的流向会沿着最初的直线河流起点保持同一个流向。
如图1所示，图1为修正平行河网流程示意图，所述修正平行河流的程序，依次包括查找平行河流、判定河流类型和修正流向流量三个步骤。
查找平行河流步骤为：遍历流向图，查找连续、同向的流向，然后建立5km环带查找流向相同的河流。
判定河流类型步骤为：将两条平行河流分为修正河流和丢弃河流，修正河流需要保留，丢弃河流进行数值修正。
修正流向流量步骤为：将丢弃河流对应的栅格数值加到修正河流里，将丢弃河流的流向修正为流向修正河流。
表1为修正平行河网的程序：
表1：修正平行河网的程序
Figure BDA0003031592460000041
Figure BDA0003031592460000051
二.修正短、断河流
短河流表现为DEM生成的时候短且不合理、与实际存在差距的河流。短河流生成的机制是DEM数据生成河流的时候，带来的局部不合理现象，尽管在后面能够通过阈值方法去除，但可能造成其他河流不能接驳出水口。断河流表现为没有与其他河流连接，没有出水口的河流。断河流的机制有可能是DEM数据的局部误差导致无法接续，也可能是平地情况导致无法连接。
如图2所示，图2为修正短、断河道流程示意图，所述修正短、断河流的程序包括查找潜在出水口、从潜在出水口检索河道、判断间距5km环带内是否存在其他河流和判断是否可以连通路线四个步骤。
查找潜在出水口：潜在出水口一般在DEM栅格边缘高程低的数据。
从潜在出水口检索河道步骤为：若潜在出水口没有河道，则检索近邻河流；若潜在出水口存在河道，存在河道的潜在出水口变为出水口，继续检索河流长度小于5km的河流。
判断间距5km环带内是否存在其他河流步骤为：若存在其他河流，则根据DEM高程获取可能的河网连通路线；若不存在其他河流，则删除小于5km的河流，结束；
判断是否可以连通路线步骤为若可以连通路线，则修正流向和流量，结束；若无法连通路线，则删除小于5km的河流，结束。
表2为修正短、断河道的程序：
表2：修正短、断河道的程序
Figure BDA0003031592460000052
Figure BDA0003031592460000061
对比分析：修正前河流效果如表3，修正后河流效果如表4。
表3中(G8：J2)、(C1)、(M9：Q6)和(M4：P3)区域表示需要修正的问题河流(即灰色区域)；(H0)和(R2)区域表示潜在出水口(即蓝色区域)。
表3：修正前河流效果
Figure BDA0003031592460000062
Figure BDA0003031592460000071
表4中(G8：J2)、(C1)、(M9：Q6)和(M4：P3)区域表示需要修正的问题河流(即灰色区域)；(H0)和(R2)区域表示潜在出水口(即蓝色区域)。
表4：修正后河流效果
Figure BDA0003031592460000072
Figure BDA0003031592460000081
本申请提供了一种能够更好的通过DEM生成河网的方法，该方法能够模拟出更好的近似合理的河网。该方法既能优化山地河网生成情况，又能较为合理的表示平地河网。主要解决生成的不合理近邻并列河流、不合理汇流方向的河流，消除生成的短小河道，修正没有合理出口的河流。

Claims (10)

1.一种通过DEM数据精准模拟生成河网的方法，其特征在于，包括修正平行河流程序和修正短、断河流程序。
2.根据权利要求1所述的一种通过DEM数据精准模拟生成河网的方法，其特征在于，所述修正平行河流的程序，依次包括查找平行河流、判定河流类型和修正流向流量三个步骤。
3.根据权利要求2所述的一种通过DEM数据精准模拟生成河网的方法，其特征在于，所述查找平行河流步骤为：遍历流向图，查找连续、同向的流向，然后建立5km环带查找流向相同的河流。
4.根据权利要求2所述的一种通过DEM数据精准模拟生成河网的方法，其特征在于，所述判定河流类型步骤为：将两条平行河流分为修正河流和丢弃河流，修正河流需要保留，丢弃河流进行数值修正。
5.根据权利要求2所述的一种通过DEM数据精准模拟生成河网的方法，其特征在于，所述修正流向流量步骤为：将丢弃河流对应的栅格数值加到修正河流里，将丢弃河流的流向修正为流向修正河流。
6.根据权利要求1所述的一种通过DEM数据精准模拟生成河网的方法，其特征在于，所述修正短、断河流的程序包括查找潜在出水口、从潜在出水口检索河道、判断间距5km环带内是否存在其他河流和判断是否可以连通路线四个步骤。
7.根据权利要求6所述的一种通过DEM数据精准模拟生成河网的方法，其特征在于，所述潜在出水口一般在DEM栅格边缘高程低的数据。
8.根据权利要求6所述的一种通过DEM数据精准模拟生成河网的方法，其特征在于，所述从潜在出水口检索河道步骤为若潜在出水口没有河道，则检索近邻河流；若潜在出水口存在河道，存在河道的潜在出水口变为出水口，继续检索河流长度小于5km的河流。
9.根据权利要求6所述的一种通过DEM数据精准模拟生成河网的方法，其特征在于，所述判断间距5km环带内是否存在其他河流步骤为若存在其他河流，则根据DEM高程获取可能的河网连通路线；若不存在其他河流，则删除小于5km的河流，结束。
10.根据权利要求6所述的一种通过DEM数据精准模拟生成河网的方法，其特征在于，所述判断是否可以连通路线步骤为若可以连通路线，则修正流向和流量，结束；若无法连通路线，则删除小于5km的河流，结束。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170277815A1 (en) * 2016-03-23 2017-09-28 River Analyzer Inc. d/b/a Fresh Water Map Granular river attributes and predictions using acoustic doppler current profiler data from river floats
CN109815611A (zh) * 2019-02-01 2019-05-28 贵州黔源电力股份有限公司 一种基于数字流域的流域边界生成方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170277815A1 (en) * 2016-03-23 2017-09-28 River Analyzer Inc. d/b/a Fresh Water Map Granular river attributes and predictions using acoustic doppler current profiler data from river floats
CN109815611A (zh) * 2019-02-01 2019-05-28 贵州黔源电力股份有限公司 一种基于数字流域的流域边界生成方法

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZHENGQING LAI 等: "Watershed delineation using hydrographic features and a DEM in plain river network region", 《HYDROLOGICAL PROCESSES》 *
吴辉等: "基于DEM的自动河网提取方法――以江西省黎川县为例", 《水利与建筑工程学报》 *
张敏等: "基于数字高程模型的流域河网提取方法与应用分析", 《江苏农业科学》 *
曾红伟等: "Arc Hydro Tools及多源DEM提取河网与精度分析――以洮儿河流域为例", 《地球信息科学学报》 *
李崇洁等: "秦淮河流域河网特征提取", 《水电能源科学》 *
董良等: "一种在DEM平地中的河网水流方向估算方法", 《遥感信息》 *
赵博华: "基于DEM的流域特征提取方法研究进展", 《人民珠江》 *

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