[发明专利]一种利用数字高程模型计算地貌单位线初始概率的方法

摘要

本发明提供了一种利用数字高程模型计算地貌单位线初始概率的方法，包括以下主要步骤：提取流域数字高程模型(DEM)数据；利用流域DEM数据提取流域分级河道栅格；基于分级河道栅格提取河流交汇点；依据河流交汇点提取各子流域出口点；运用子流域出口点提取各子流域面积；以各子流域面积为基础分析计算得到地貌单位线初始概率。本发明公开的一种利用数字高程模型计算地貌单位线初始概率的方法具有数据来源稳定可靠、计算效率高、结果客观合理等优点，有利于地貌单位线初始概率的直接求取。

主权项

1.一种利用数字高程模型计算地貌单位线初始概率的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，提取流域数字高程模型数据；1.1，填洼，得到填洼之后的栅格Fill；1.2，计算流向，得到流向栅格Dir；1.3，计算汇流流量，得到累计流量栅格Acc；1.4，确定流域出口站点StationPiont；1.5，提取目标流域AimWatershed；步骤2，利用流域数字高程模型数据提取流域分级河道栅格；2.1，由流域数字高程模型数据经过填洼、计算流向、计算汇流流量得到累计流量栅格Acc；2.2，设置汇流阈值threshold，依据汇流阈值threshold对累计流量栅格Acc进行重分类，低于汇流阈值threshold的累计流量栅格赋空值NODATA，高于汇流阈值threshold的累计流量栅格赋值为1，提取出流域河道栅格RiverRaster；2.3，在2.2中提取的流域河道栅格RiverRaster的基础上进行河流分级，将流域河道栅格RiverRaster依据Strahler分级法进行河流分级，得到流域分级河道栅格；步骤3，基于分级河道栅格提取河流交汇点；3.1，将分级河道栅格转换成矢量格式的线型河道LineRiver；3.2，将分级河道栅格转换成矢量格式的点型河道PointRiver；3.3，对于点型河道PointRiver，按线型河道LineRiver中的链与其空间位置相交的原则，逐一提取出点型河道PointRiver中与线型河道LineRiver中的水系的各条链相交的点集RallyPoint：RallyPoint＝LineRiver*PointRiver              (式1)其中：*为相交运算；3.4，将点集RallyPoint之间作相交运算，提取出点集RallyPoint之间的交点，即为河网中各条河流链之间的交汇点IntersectPoint _ij：IntersectPoint_ij＝RallyPoint_i*RallyPoint_j(i，j＝1,2……n，且i≠j)         (式2)其中：*为相交运算，n为点集RallyPoint的总个数，i、j为RallyPoint的序列号，且i≠j；步骤4，依据河流交汇点提取各子流域出口点；4.1，提取所用栅格的分辨率a，依据分辨率a确定搜索距离d：4.2，对步骤3中提取出来的各条河流链之间的交汇点进行邻域分析，提取出距每一个交汇点在搜索距离d之内的栅格单元RasterUnit；4.3，对4.2中提取出的每一个栅格单元RasterUnit进行分析，判断其是否为子流域出口点，找出栅格单元RasterUnit中的分支河流链的注入点即各子流域出口点InjectPoint：InjectPoint＝Con(RasterUnit＞threshold)and(RasterUnit＜max(RasterUnit))   (式4)其中：Con为ArcGIS中条件判断工具函数，threshold为汇流阈值；步骤5，运用子流域出口点提取各子流域面积；5.1，在步骤2的2.2中提取出的流域河道栅格RiverRaster基础上，将流域河道栅格RiverRaster转换为矢量格式Rivershp：Rivershp＝Rastertoshp(RiverRaster)               (式5)其中：Rastertoshp为ArcGIS中栅格转换为矢量的工具函数；5.2，将4.3中提取出来的各子流域出口点InjectPoint与5.1中提取出来的矢量格式Rivershp做相交计算，提取出各子流域出口点InjectPoint所在的矢量格式Rivershp的小分块即子流域出口分块InjectChunk，并读取子流域出口分块InjectChunk的值，然后乘以每一个栅格单元RasterUnit的面积a²，得到相对应的各子流域的面积AChunk：InjectChunk＝InjectPoint*Rivershp         (式6)其中：*为相交运算；AChunk＝Value(InjectChunk)×a²         (式7)其中：Value(InjectChunk)为子流域出口分块InjectChunk、中的值；步骤6，以各子流域面积为基础分析计算得到地貌单位线初始概率；6.1，将子流域出口分块InjectChunk与经过其中的河流做连接汇总分析，将河流的级别属性赋予子流域出口分块InjectChunk；6.2，将同一级的子流域出口分块InjectChunk的值相加得到汇流面积areaA_w，并用高一级的河流的汇流面积areaA_w+1减去低一级的河流的汇流面积areaA_w计算得到每一级河流的汇水面积A_w：A_w＝areaA_w+1‑areaA_w         (式8)6.3，基于每一级河流的汇水面积计算其初始概率θ_w：θ_w＝A_w/A          (式9)其中：A为流域总的面积。