[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

说明书

本发明公开了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，包括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；等步骤。优点是：不仅能给出河道断面方向，还能根据河道断面方向处的高程数据勾勒出河道断面形状，可更好地为河道洪水演算，地表水‑地下水耦合模型提供数据支持。

技术领域

本发明涉及地理信息领域，尤其涉及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。

背景技术

河道断面信息在水利工程及水文预报方面都有着广泛的应用，如：流量-水位关系的推求，河道洪水的演算，地表水-地下水耦合模型等，都需要详细的河道断面信息。传统的河道断面信息的提取是依靠人工实地进行测量，然而在一些无资料地区，或者环境较为恶劣的区域实现难度较高，或将耗费大量的人力物力。而对于现在的技术而言，DEM数据、河流流向等信息的获得较为简易；但是，以往基于数字高程模型(DEM)数据进行识别的方法中，仅仅通过对给定点附近的高程数据进行识别虽然可大致判断出断面方向，但是仍存在误差；而且针对河道信息在进行大范围的断面识别中，以往使用计算机进行河道断面的识别方法仅仅考虑研究处的数字高程信息数据，在断面方向识别时误差较大。

发明内容

本发明的目的在于提供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，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

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，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，