【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水利工程，特别涉及基于dem栅格的坡面单元组合的岩溶洼地汇流分析方法。
技术介绍
1、岩溶区存在大量的洼地，而洼地底部存在主落水洞，其中，主落水洞一般位于洼地最低消水点，是岩溶地表水系与地下河进行水量交换最主要的连接点，因此岩溶洼地的排泄主要通过落水洞汇入岩溶流域地下河流中。然而，关于洼地的水系提取，传统的洼地处理方法分别有平滑处理法、填充法和裂开法，这三种方法的共同之处都是通过改变洼地栅格高程，使洼地内水流流出，从而实现水系的提取，不符合实际岩溶洼地系统内水流通过主落水洞汇入地下河的水循环过程，这对于表征岩溶洼地的水文效应而言是不完整的。如何快速有效地处理岩溶区的洼地，准确刻画岩溶洼地内与主落水洞消水点关联坡面的水流实际的汇流特征，则成为水文学研究分布式岩溶水文模型亟需解决的一大难题。
2、目前有相关研究人员针对非岩溶洼地的填洼方法进行了改进。曲冠政和汪云甲的论文《基于dem提取水系的洼地处理新算法》在初始化洼地流向时，根据洼地中心点与附近点的高程差来确定正高差和负高差，采用最缓坡升的方法，找出洼地内水流无法正常流出的异常点，并且结合d8算法修正洼地内水流无法正常流出的流向图，使提取的水系与arcgis软件的作对比，结果表明，该算法在不改变洼地栅格高程，保留完整洼地的基础上，使提取的水系更加连续。然而该算法不是针对岩溶洼地内具有主落水洞的情况，并且忽视洼地内的蓄水作用，主要适用于多个洼地，因此确定洼地内水流流向的工作量极大，提取的水系精度也会下降。
3、程品等《水文模型中dem低洼地处理的
4、朱庆等《基于规则格网dem的地形特征提取算法》中提出基于规则格网dem的地形特征线提取算法，根据地表水流从高处流向低处的自然规律计算dem中每一格网点的汇水量，在洼地处理时采用了矢量操作与栅格操作相结合的方法，通过邻域格网分组扫描方法确定洼地水流方向。结果表明，该算法与以往算法相比，在提取地形特征线的效率和结果准确性等方面都有了明显的改进，更加适用于大规模规则格网dem的处理。但是该算法是基于填平原始dem洼地生成无洼地高程矩阵，使得水流方向矩阵得以计算，改变了原始dem洼地高程数据，忽视洼地内水流真实的运动轨迹，不足以表征洼地水文效应。
5、杨邦等《基于快速排序的数字高程模型分级填洼算法》建立了快速排序的分级填洼算法。该算法基于moran和vezina提出的填洼思想（m＆v填洼算法）的基础上，通过将dem“分块”，然后按照栅格高程“分级”的思想进行填洼，使填洼效率提高。实验结果表明，分级填洼算法执行效率要远高于m＆v填洼算法以及arcgis9.2（采用改进jenson＆domingue算法）的执行效率。分级填洼算法通过减小迭代搜索路径长度，提高计算效率，使提取的水系完整与连贯，但是该算法中的将dem“分块”，以及栅格高程“分级”的思想也是改变了洼地栅格的高程，不符合实际洼地内水文循环的过程。
6、现有的洼地处理方法主要分为两类，即第一类是“溢水法”、“dem地形特征线提取算法”和“dem分块法”等方法都是通过改变洼地栅格高程，将洼地填平，使洼地内水流流出，从而实现水系的提取；第二类是“最缓坡升法”，通过强行改变洼地内的水流方向，使水流流出洼地。这两类洼地处理方法均忽视岩溶洼地底部存在主落水洞的情况，并且没有考虑洼地内的汇流过程。
7、综上所述，现有的洼地水系提取方法难以有效支撑分布式岩溶水文模型的汇流计算。然而目前，关于岩溶洼地坡面汇流分析方法鲜有文献报道。岩溶洼地是一种负地形地貌，洼地底部存在主落水洞。目前对于岩溶洼地的水系提取，仍然使用现有的填洼方法（改变洼地栅格高程或者改变洼地内水流方向）对岩溶洼地进行处理，但存在以下缺陷：（1）对洼地的处理方法默认填洼后的分水岭倾泻点位于区域边界，使得洼地内部的水流流出，而实际岩溶洼地内的水流是通过主落水洞消水点汇入到岩溶区的地下河中；（2）忽视洼地内的实际汇流过程。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，充分考虑岩溶洼地内存在主落水洞的因素，精确刻画洼地内水流通过主落水洞汇入地下河的水文过程，本专利技术提供了基于dem栅格的坡面单元组合的岩溶洼地汇流分析方法，该算法主要适用于岩溶洼地，通过确定岩溶洼地集水区域后，将高程最低点位于区域边界的坡面单元dem数据进行修正，使得符合实际岩溶区洼地内的水文循环过程，分别提出岩溶洼地集水区域与消水点关联的不同坡面单元的流向，计算进而得到岩溶洼地各坡面单元的汇流演算次序，从而表征岩溶区洼地内的水文过程。具体技术方案如下：
2、基于dem栅格的坡面单元组合的岩溶洼地汇流分析方法，包括以下步骤：
3、步骤s1，收集岩溶洼地的下垫面数据与洼地基础数据；所述下垫面数据包括岩溶洼地潜在集水区域原始dem栅格数据、地表水与地下河线矢量数据、水文地质图以及落水洞调查信息；所述洼地基础数据包括消水点高程与洼地卫星影像图；
4、步骤s2，应用地理信息系统软件中的填洼与栅格计算器工具对岩溶洼地潜在集水区域原始dem栅格数据进行处理，得到表征岩溶洼地集水区域范围的栅格数据；
5、步骤s3，应用地理信息系统软件中的栅格转面工具，将表征岩溶洼地集水区域范围的栅格数据转化为表征岩溶洼地集水区域范围的面矢量数据；应用地理信息系统软件中的掩膜提取工具，以表征岩溶洼地集水区域范围的面矢量数据为掩膜对岩溶洼地潜在集水区域原始dem栅格数据进行提取，即可提取得到岩溶洼地集水区域原始dem栅格数据；
6、步骤s4，根据步骤s1收集的地表水与地下河线矢量数据、洼地卫星影像图、消水点高程、水文地质图以及落水洞调查信息与步骤s3得到的岩溶洼地集水区域原始dem栅格数据确定岩溶洼地主落水洞的消水点位置，并创建表征岩溶洼地主落水洞消水点位置的点矢量数据；
7、步骤s5，对步骤s3得到的岩溶洼地集水区域原始dem栅格数据进行填洼-流向计算处理，以步骤s4确定的岩溶洼地主落水洞消水点位置的点矢量数据作为倾泻点，得到坡面水流能够汇入消水点的坡面单元栅格数据并转换为坡面水流能够汇入消水点的坡面单元面矢量数据，进而得到坡面水流能够汇入消水点的坡面单元流向栅格数据及其矩阵形式；...
【技术保护点】
1.基于DEM栅格的坡面单元组合的岩溶洼地汇流分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于DEM栅格的坡面单元组合的岩溶洼地汇流分析方法，其特征在于，所述步骤S2中具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的基于DEM栅格的坡面单元组合的岩溶洼地汇流分析方法，其特征在于，所述步骤S5中具体包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的基于DEM栅格的坡面单元组合的岩溶洼地汇流分析方法，其特征在于，所述步骤S6中具体包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的基于DEM栅格的坡面单元组合的岩溶洼地汇流分析方法，其特征在于，所述步骤S7中具体包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.基于dem栅格的坡面单元组合的岩溶洼地汇流分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于dem栅格的坡面单元组合的岩溶洼地汇流分析方法，其特征在于，所述步骤s2中具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的基于dem栅格的坡面单元组合的岩溶洼地汇流分析方法，其特...
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