[发明专利]一种有效减缓地形信息损失的数字高程模型升尺度方法

权利要求书

1.一种有效减缓地形信息损失的数字高程模型升尺度方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)细网格DEM数据收集：收集下载现有常用的细网格DEM数据，网格分辨率通常在几十米至一千米之间；

2)DEM投影转换：将不是等面积投影的细网格DEM进行投影设定，生成等面积投影的细网格DEM数据；

3)坡度计算：选择研究地区范围的DEM数据，采用地理信息系统工具进行填洼，然后计算细网格的网格坡度；

4)细网格的网格累积流计算：采用基于最大坡度的D8法确定网格流向，计算细网格的网格累积流，并与实际河网相对比；

5)目标网格的网格累积流计算：根据研究要求和实际应用需求，确定目标网格的大小，根据目标网格中的细网格DEM个数，计算目标网格的网格累积流值FAC；

6)流域边界确定：根据目标网格的网格累积流数值FAC，设置某一阈值，将小于该阈值的网格确定为流域边界网格，其他为河网网格；

7)流域边界网格DEM计算：针对流域边界处的目标网格，采用常用的网格平均法计算目标网格的高程，以确保流域边界处的网格高程不至于过度削减，保持流域边界合理；

8)河网网格DEM计算：以细网格DEM为基础，采用细网格的网格累计流为加权权重，计算目标河网网格的高程，从而更好地保持网格的地形信息量，使得提取到的河网连续；

9)地形信息特征对比分析：根据本发明生成的目标网格DEM，提取坡度、地形指数、河网和流域边界等特征信息，并与常见网格平均法进行对比分析。

2.根据权利要求1所述的一种有效减缓地形信息损失的数字高程模型升尺度方法，其特征在于：所述的对步骤1)-2)中，所述的等面积投影的细网格DEM数据通过对不是等面积投影的细网格DEM(如ASTER GDEM和SRTM DEM)进行投影设定，生成等面积投影的细网格DEM数据，用于计算流域特征参数和水文建模。

3.根据权利要求1所述的一种有效减缓地形信息损失的数字高程模型升尺度方法，其特征在于：所述的步骤3)中，所述的细网格的网格坡度为S，根据基于最大坡度的单流向D8算法计算网格流向，进而生成细网格的网格累积流(Flow Accumulation)，并与实际河网相对比；如果假定地面不透水或土壤达到饱和，降雨经流域作用最终到达某网格的数值可以用该网格的累积流代表；因而，网格累积流可用于定义河网(累积流大的网格)和流域边界(累积流较小的网格)，它包含了所需要的DEM数据的河网和流域边界信息且便于计算和获取；

式中S为网格坡度，单位度；和分别为x和y方向的高程变率，无量纲。

4.根据权利要求1所述的一种有效减缓地形信息损失的数字高程模型升尺度方法，其特征在于：所述的步骤6)中，以FAC作为算法控制变量，在计算过程中，将FAC小于某一阈值FAC₀的网格识别为流域边界网格，见式(II)，在位于流域边界处采用网格平均法进行升尺度计算网格高程，保持流域边界合理；其他网格为河网网格。

式中GRID为网格类型，无量纲；G_bdy和G_rvr分别为流域边界网格和河网网格，无量纲；FAC为目标网格的网格累积流，无量纲；FAC₀为网格类型临界阈值，无量纲。

5.根据权利要求1所述的一种有效减缓地形信息损失的数字高程模型升尺度方法，其特征在于：所述的步骤7)中，在进行DEM网格升尺度过程中，通常采用网格平均方法，见式(III)；网格平均法在计算过程中仅考虑高程单个因子，未引入其它有效数据信息，生成的大尺度DEM数据通常不足以保证提取合理的连续水系和流域边界，诸多地形信息量快速衰减，难以用于构建大尺度分布式水文模型及相关研究中；不同于常见的网格平均升尺度方法，一种有效减缓地形信息损失的数字高程模型(DEM)升尺度方法，以生成的网格累积流为权重控制因子；

式中，ELEV为目标网格高程，单位m；elev为初始细网格DEM高程，单位m；n为目标网格尺度与细网格尺度的比值，n×n则为目标网格中所含细网格DEM的个数。