[发明专利]一种基于数字高程模型和河流流向的无资料地区河道断面信息识别方法

权利要求书

1.一种基于数字高程模型和河流流向的无资料地区河道断面信息识别方法，其特征在于：所述识别方法包括如下步骤，

S1、根据实际河道的已知资料生成河网栅格数据；

S2、在所述河网栅格数据上任意选择一个定点，并以该定点为圆心，向四周扩展为圆形区域；所述圆形区域即为实际河道的识别区域，并生成所述识别区域的DEM数据分布；

S3、根据所述识别区域的DEM数据分布以及河网栅格数据中所选定点的上游河道网格大致流向，推求出假定断面方向；

S4、将经过所述定点处假定断面方向的直线沿顺时针和逆时针各旋转设定角度，形成两个对角相等的扇形区域，则此两个扇形区域即为实际河道断面方向所在的区域范围；

S5、识别该区域范围内每个网格的DEM数据，确定实际河道断面方向，并绘制经过所选定点的河道断面形状，即为实际河道的断面形状；

步骤S3具体为，所述定点所在的河网栅格中的网格为目标网格，并根据所述定点所在的河网栅格，获取相对于此目标网格上游的至少三个网格的中心点坐标信息，通过对此三个网格和目标网格的中心点坐标进行最小二乘拟合，生成一条直线，所述直线的延伸方向即代表河网栅格数据中所选定点的上游河道网格大致流向，则所述直线的垂直方向即为定点处的假定断面方向；所述直线的表达式为，

y＝k₁x+b₁

其中，x_i和y_i分别是所述目标网格与其上游n-1个网格的中心点横纵坐标，此处n＝4；

步骤S5具体包括如下步骤，

A、在实际河道断面方向所在的区域范围内识别每个网格的DEM数据，计算每个网格与目标网格的高程差与距离之比，获取高程差与距离之比最大的网格，将该网格与定点的连线方向确定为经过该定点的河道断面方向；每个网格与目标网格的高程差与距离之比计算如下，

其中，α为高程差与距离之比，△Z_OA为任意网格A与定点O之间的高程差，L_OA为任意网格A的中心点与定点O之间的距离；

B、识别经过上述定点的河道断面方向网格的DEM数据，并计算每个网格的高程差与距离之比；当高程差与距离之比大于临界差值时，则判定坡降增大，实际河道断面进入护坡地段，将高程差与距离之比等于临界差值的临界网格两侧分别定为第一点和第二点，并将所述第一点和第二点与所述定点的距离分别定为第一距离和第二距离，第一点和第二点之间的距离定为实际河道的河床底部宽度；当高程差与距离之比小于临界差值时，则判定超过实际河道的河道断面范围，实际河道断面进入河岸地段，将高程差与距离之比等于临界差值的临界网格两侧分别定为第三点和第四点，并将所述第三点和第四点与所述定点的距离定为第三距离和第四距离，将所述第三点和第四点处的高程分别定为第一高度和第二高度；

C、假设实际河道的断面为梯形断面，则根据所述第一距离、第二距离、河床底部宽度、第三距离、第四距离、第一高度和第二高度，即可绘制实际河道的断面形状。

2.根据权利要求1所述的基于数字高程模型和河流流向的无资料地区河道断面信息识别方法，其特征在于：所述已知资料为实际河道的相关基础数据，包括河网矢量数据和河网DEM数据。

3.根据权利要求2所述的基于数字高程模型和河流流向的无资料地区河道断面信息识别方法，其特征在于：步骤S1具体为，根据所述河网矢量数据和所述河网DEM数据，在ArcGIS软件中转换为单位为1Km的河网栅格数据。

4.根据权利要求3所述的基于数字高程模型和河流流向的无资料地区河道断面信息识别方法，其特征在于：步骤S2中，所述圆形区域的半径为1Km，将所述圆形区域作为实际河道识别区域，并使用该圆形区域对所述河网DEM数据进行裁剪，获取识别区域的DEM数据分布。

5.根据权利要求1所述的基于数字高程模型和河流流向的无资料地区河道断面信息识别方法，其特征在于：步骤S4中的所述设定角度为10°。

6.根据权利要求1所述的基于数字高程模型和河流流向的无资料地区河道断面信息识别方法，其特征在于：所述临界差值为0.25。