[发明专利]基于河道断面坡度值的Mann-Kendall突变检验的河道宽度提取方法

权利要求书

1.一种基于河道断面坡度值的Mann-Kendall突变检验的河道宽度提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，基于DEM数据计算得到坡度栅格；

步骤2，在坡度栅格的基础上构建坡度值的点阵；

步骤3，数字化河道中心线；

步骤4，沿河道中心线布设河道断面基线；

步骤5，结合坡度值的点阵，在河道断面基线上对坡度值Mann-Kendall突变检验，判定河道断面点，包括以下步骤：

步骤5.1，在步骤2构建的坡度值点阵的基础上，提取出与河道断面基线垂向距离在以内的点，其中D为DEM数据的分辨率；

步骤5.2，对于一条河道断面基线，以河道断面基线与河道中心线的交点为原点，从原点出发，按照空间距离由近及远的方式，将河道中心线两侧的点的坡度值依次排列成数据序列，分别构建出向左岸延伸的数据序列Point_L和向右岸延伸的数据序列Point_R，其中左岸为面向河道下游方向时的左侧河岸，右岸为面向河道下游方向时的右侧河岸；

步骤5.3，分别对数据序列Point_L和数据序列Point_R进行Mann-Kendall突变检验，确定数据序列Point_L中发生坡度值突变的点的位置Site_L和数据序列Point_R中发生坡度值突变的点的位置Site_R，

在Mann-Kendall突变检验中首先构造一个秩序列d_k：

其中：d_k为秩序列，n为数据序列中数据的数目，k为取值在2到n之间的自然数，r_i为一个计顺序的数，若序列中的第i个数比它之前的数都大，则r_i＝1，否则r_i＝0；

其中：j为第1个数到第i个数之间数据的编号，x_i为编号为i的数，x_j为编号为j的数；

其中：E(d_k)为秩序列的数学期望；Var(d_k)为秩序列的方差；

定义统计量UF_k：

再将数据序列逆序，构造逆序统计量UB_k′:

UB_k′＝-UF_k

式中：k′＝n+1-k

由UF_k和UB_k′分别绘制曲线，按从左到右的方向，两条曲线首次出现交点，则第1个交点对应的数据点的位置就是突变开始的位置，

对于数据序列Point_L和数据序列Point_R分别进行以上操作，分别判断出发生突变的位置：Site_L和Site_R；

步骤5.4，提取位于Site_L和Site_R之间的点，这些点均位于河道断面上，即为河道断面点；

步骤6，结合河道断面点以及断面基线与水平方向的夹角计算断面宽度。

2.根据权利要求1所述的一种基于河道断面坡度值的Mann-Kendall突变检验的河道宽度提取方法，其特征在于，所述步骤1中基于DEM数据计算得到坡度栅格，具体包括以下步骤：

步骤1.1，以栅格单元Cell为中心，通过周围栅格的高程值与该栅格单元的高程值的对比，找出与其相比最低的栅格单元Cell_D；

步骤1.2，计算Cell和Cell_D之间的高程差DH_max和距离Dis；

步骤1.3，基于DH_max和Dis计算栅格单元Cell的坡度S；

S＝DH_max/Dis

步骤1.4，逐栅格循环，计算得到每一个栅格单元中的坡度S。