【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生态调控的，具体涉及一种高寒地区水土资源系统网络的构建方法。
技术介绍
1、狭义的高寒地区是指海拔高、常年低温的地区，中国高寒山区较多的地域有黑龙江省北部、青藏高原、甘肃、山西、内蒙古及云南部分地区。广义的高寒山区是泛指海拔较高、气候冷凉、昼夜温差大，降雨较少、只能适应生长较耐寒农作物的山区。高寒山区的特点，一是气候比较冷凉，作物生育期间有效积温低。在第五积温带≥10℃活动积温只有1900～2100℃，第六积温带则在1900℃以下，不少地方甚至只有1700～1800℃。二是生育期短，霜来的早。一般气候好的地方无霜期仅110-120天左右，比较差的地方只有80～90天。三是小气候明显，同一个村屯不仅山上山下气候大不一样，而且就同一地块而言，南坡北坡气温亦有很大差别。四是低温早霜危害比较频繁，一般3～4年就有1次低温早霜。
2、对于高寒地区而言，受到地理因素的限制，其水资源有限且分布及其不均，造成部分地区水资源严总匮乏，严重影响其附近区域的植被的生态发展；目前，高寒地区的水资源大多通过渗漏、蒸发、溢流等流失，没有真正起到植被灌溉的作用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种高寒地区水土资源系统网络的构建方法，以解决高寒地区水资源浪费的问题。
2、为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
3、一种高寒地区水土资源系统网络的构建方法，其包括以下步骤：
4、s1、采集高寒地区目标区域的3d扫
5、s2、基于采集的3d扫描数据，构建高寒地区目标区域三维模型，并将该高寒地区目标区域三维模型映射至三维直角坐标系中；
6、s3、对采集的二维遥感图像数据进行图像处理，识别高寒地区目标区域内的河流区域和非河流区域；
7、s4、采用基于log算子的斑点检测方法识别所述非河流区域内的植被区域；
8、s5、将高寒地区目标区域内的河流区域和植被区域标注在高寒地区目标区域三维模型中，并对高寒地区目标区域三维模型中的河流进行编号，并对每个编号河流进行区域划分；
9、s6、基于三维直角坐标系中的高程数据，将相邻的编号河流通过渠道连通；根据编号河流所在区域内的渗透量、蒸发量和渠道消耗量，计算目标河流在区域内的水资源生态可调度量；
10、s7、计算编号河流所在区域内的水资源生态可调度量和编号河流所在区域内的植被生态需水量，并将水资源生态可调度量和植被生态需水量标注显示在高寒地区目标区域三维模型中；
11、s8、将编号河流所在区域内的水资源生态可调度量或者协同相邻编号河流所在区域内的水资源生态可调度量对编号河流所在区域内的植被区域进行生态灌溉。
12、进一步地，步骤s2中基于采集的3d扫描数据，构建高寒地区目标区域三维模型，包括：
13、获取高寒地区目标区域的点云数据；
14、进行点云数据生成、拼接和去噪处理；
15、其中，点云数据的拼接是将不同组的点云数据中根据相同的点云配对合并成更大的模型，拼接后，再通过人工点云去噪法对扫描到的无用物体点云进行手动删除；
16、计算不同点云数据的曲率，将曲率不符合预设值的点云作为噪声点去掉，以生成得到高寒地区目标区域三维模型。
17、进一步地，步骤s3具体包括：
18、s2.1、对二维遥感图像数据的图像进行裁剪处理，得到尺寸相同的标准图像；
19、s2.2、根据遥感的比例尺，构建二维直角坐标系，对所述二维直角坐标系网格化，并将标准图像放置于网格化后的所述二维直角坐标系中；
20、s2.3、对标准图像进行灰度处理；
21、s2.4、对灰度处理后的标准图像进行高斯滤波处理；
22、s2.5、采用高斯概率密度函数计算标准图像的概率密度，根据计算所得的概率密度，区分标准图像中的前景区域和背景区域，前景区域即为河流区域，背景区域即为非河流区域。
23、进一步地，步骤s2.4中对灰度处理后的标准图像进行高斯滤波处理为：
24、
25、其中，hij表示尺寸为i*j的卷积核，2k+1为图像中窗口的宽度。
26、进一步地，步骤s2.5具体包括：
27、采用高斯概率密度函数计算标准图像的概率密度：
28、
29、其中，p(x)为标准图像中当前像素点概率密度，n(x|μk，∑k)为高斯概率密度函数的第k个分量，πk为n(x|μk，∑k)的权重，μk为第k个分量的均值；
30、基于当前像素点概率密度p(x)，绘制图像灰度直方图，该灰度直方图中具有双波峰和双波谷部分，其中一个波峰对应于背景区域，另一个波峰对应于前景区域。
31、进一步地，步骤s4中基于二维直角坐标系中的网格快速计算所述植被所在区域的面积，并通过比例尺还原得到非河流区域内的植被生态面积。
32、进一步地，步骤s6具体包括以下步骤：
33、s6.1、采用达西定律计算编号河流所在区域内的渗透量w渗漏：
34、
35、其中，w渗漏为渗透量，k等效为渗透系数，渗透系数为河段采样点渗透系数均值，w为河流区域的河宽均值，l为河长，hr为河道水位，hg为地下水位，δl为河流水量补给地下水路径长度；
36、s6.2、计算目标河流在区域内的蒸发量w蒸发：
37、
38、其中，qyb为河流断面径流；
39、s6.3、根据编号河流所在区域内的渗透量、蒸发量和渠道消耗量，计算目标河流在区域内的水资源生态可调度量w可调：
40、w可调＝w河流-w蒸发-w渗漏-w河流生态-αl1w1-βw2
41、其中，w河流为河流在区域内的总水量，w河流生态为河流在区域内生态保障需水量，α为渠道输水损失系数，l1为渠道运输长度，w1为渠道单位长度蒸发水量，w2为渠道滞留水量，β为水流时滞系数。
42、本专利技术提供的高寒地区水土资源系统网络的构建方法，具有以下有益效果：
43、本专利技术通过点云数据构建三维模型，并通过二维遥感图像识别区域内的河流和植被，并将河流和植被标注显示在三维模型中，以实现对高寒地区水土资源系统网络的构建；同时，根据每条河流的水资源生态可调度量以及对应区域内的植被生态需水量进行水资源的合理调配，以减少水资源的浪费，增大水资源利用率。
44、本专利技术将计算所得的每条河流的水资源生态可调度量，以及每条河流所在区域内的植被生态需水量标注显示于三维模型中，便于直观的观察，以及系统化、合理化的对水资源进行调控。
45、本专利技术相邻的河流之间，以及河流与对应的植被区域之间均配置渠道，通过渠道进行水资源的调控，在必要时，可以通过跨河流进行生态资源的调控，如将相邻河流的水引流至目标河流，再进行目标区域内植被的生态灌溉，以最大本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高寒地区水土资源系统网络的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高寒地区水土资源系统网络的构建方法，其特征在于，所述步骤S2中基于采集的3D扫描数据，构建高寒地区目标区域三维模型，包括：
3.根据权利要求1所述的高寒地区水土资源系统网络的构建方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
4.根据权利要求3所述的高寒地区水土资源系统网络的构建方法，其特征在于，所述步骤S2.4中对灰度处理后的标准图像进行高斯滤波处理为：
5.根据权利要求3所述的高寒地区水土资源系统网络的构建方法，其特征在于，所述步骤S2.5具体包括：
6.根据权利要求3所述的高寒地区水土资源系统网络的构建方法，其特征在于：所述步骤S4中基于二维直角坐标系中的网格快速计算所述植被所在区域的面积，并通过比例尺还原得到非河流区域内的植被生态面积。
7.根据权利要求1所述的高寒地区水土资源系统网络的构建方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种高寒地区水土资源系统网络的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高寒地区水土资源系统网络的构建方法，其特征在于，所述步骤s2中基于采集的3d扫描数据，构建高寒地区目标区域三维模型，包括：
3.根据权利要求1所述的高寒地区水土资源系统网络的构建方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括：
4.根据权利要求3所述的高寒地区水土资源系统网络的构建方法，其特征在于，所述步骤s2.4中对灰度处理后的标准...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵娜娜，刘新卫，孔凡婕，黎明，吴悠，龙明伟，孟令尧，
申请(专利权)人：自然资源部国土整治中心，
类型：发明
国别省市：
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