面向数字高程模型的任意断面集水区边界与河网提取方法技术

本发明专利技术提供的一种面向数字高程模型的任意断面集水区边界与河网提取方法，通过考虑断面所在空间网格单元与其他网格单元的流向隶属关系，划分断面上游和空间网格边界，在剔除目标水域覆盖区的基础上，以此为边界提取集水区河网系，能根据认为设定的河流、湖泊、水库目标水域断面，灵活地提取断面上游的集水边界和河网，明确断面水文影响方位；同时借助Python3语言的开发环境，代码结构简单，操作方便，是自动化提取指点断面集水区河网水系，划分集水单元的一种有效方法。

【技术实现步骤摘要】
面向数字高程模型的任意断面集水区边界与河网提取方法
本专利技术涉及水文水资源、地理信息系统领域，更具体的，涉及一种面向数字高程模型的任意断面集水区边界与河网提取方法。
技术介绍
数字高程模型(DigitalElevationModel)，简称DEM，是通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟(即地形表面形态的数字化表达)。基于DEM提取的地表水系是大多数水文模型的主要输入，也是流域水资源开发利用、防灾减灾和生态环境保护的基础支撑。在实际应用过程中，流域边界和水系提取分别依据流向和流量隶属关系实现，根据流域完整闭合的原则，流域划分必须以完整的集水边界为单元，流域边界的倾泻点(出口)多为自动捕捉得到，流域之间的边界是相对固定不变的。然而实际工作中，如专利CN2012103211128公开的基于大数据量DEM数据的子流域划分方法，其需要明确某一断面上游的集水区域或水体污染物来源可能范围，即准确划分指定断面上游的流域边界和河网水系。其次，常规基于DEM提取水系算法对数据要求严格，当存在DEM数据临近像元值无变化或精度粗糙时，流域边界、水系提取存本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.面向数字高程模型的任意断面集水区边界与河网提取方法，其特征在于，包括：/nS1：将栅格DEM文件.GIFf和矢量shape文件.shp为输入数据，利用开源的python语言包库分别读取DEM数据和矢量计算区域矩形边界以及目标水域数据；/nS2：统一输入数据的坐标系统，对所有输入数据设置成WGS84地理坐标系；/nS3：读取目标水域数据的矩形边界后设置缓冲区距离，得到目标水域粗略的集水区范围；/nS4：采用格网化方法对其进行填洼计算、流向计算、累积流量计算过程，设置流量阈值，提取完整的水系和各集水单元边界，初步计算出流域水系栅格，并划分出多个集水单元；/nS5：通过流域水系栅格、集水单元和目...

【技术特征摘要】
1.面向数字高程模型的任意断面集水区边界与河网提取方法，其特征在于，包括：
S1：将栅格DEM文件.GIFf和矢量shape文件.shp为输入数据，利用开源的python语言包库分别读取DEM数据和矢量计算区域矩形边界以及目标水域数据；
S2：统一输入数据的坐标系统，对所有输入数据设置成WGS84地理坐标系；
S3：读取目标水域数据的矩形边界后设置缓冲区距离，得到目标水域粗略的集水区范围；
S4：采用格网化方法对其进行填洼计算、流向计算、累积流量计算过程，设置流量阈值，提取完整的水系和各集水单元边界，初步计算出流域水系栅格，并划分出多个集水单元；
S5：通过流域水系栅格、集水单元和目标水域进行空间叠加与融合，将目标水域属性赋给重叠的栅格水系，依据属性字段将目标水域剔除，以生成不包含目标水域的水系和集水单元；
S6：利用不含目标水域的栅格河网、集水单元与指定断面上游集水区进行空间裁剪，最终得到准确的指定断面集水单元和河网水系；
S7：将指定断面集水单元和河网水系进行制图输出，实现对集水区河网、边界特征提取的处理。


2.根据权利要求1所述的面向数字高程模型的任意断面集水区边界与河网提取方法，其特征在于，所述步骤S2中，需要对加载的.GIFf和.shp的原始坐标系统进行判断，当无空间参考时，则直接构建WGS84地理坐标系统，若已有其他坐标系，则转成WGS84地理坐标系统。


3.根据权利要求1所述的面向数字高程模型的任意断面集水区边界与河网提取方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述目标水域数据的矩形边界的计算公式具体为：



式中，px和py分别代表所有边界点x和y的坐标集合。


4.根据权利要求3所述的面向数字高程模型的任意断面集水区边界与河网提取方法，其特征在于，在所述步骤S3中，粗略的集水区矩形边界范围应当明显大于目标水域面积，从而使得计算区域涵盖整个目标水域的集水范围；若初次选取的计算区域不能包括整个流域边界，则需要再次扩大选取范围后重新计算。


5.根据权利要求4所述的面向数...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵铜铁钢，杨振华，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44