[发明专利]一种通过DEM数据精准模拟生成河网的方法

说明书

本发明公开了一种通过DEM数据精准模拟生成河网的方法，包括包括修正平行河流程序和修正短、断河流程序。本发明能够模拟出更好的近似合理的河网。该方法既能优化山地河网生成情况，又能较为合理的表示平地河网；主要解决生成的不合理近邻并列河流、不合理汇流方向的河流，消除生成的短小河道，修正没有合理出口的河流。

技术领域

本发明涉及水环境模拟技术领域，特别是一种通过DEM数据精准模拟生成河网的方法。

背景技术

现今河网生成流程如图3所示，通过DEM数据提取河网的方法主要是：

1.填洼由于低洼地形以及数据错误导致的伪洼地的存在，会使计算水流方向和流域拓扑信息时，生成不合理甚至错误的水流方向，造成河网提取及水文特征计算的误差。因此，在利用ArcGIS进行水文分析之前，应该首先对原始DEM地形数据进行填充洼地，得到无洼地DEM，使数据更准确。

2.流向计算：获取河网的关键步骤之一是确定从栅格中的每个像元流出的方向。目前，在确定流向中应用较广泛的是D8算法，通过对中心栅格的8个相邻栅格编码来判断和确定水流方向。此方法大范围地概括了自然状态下水流的可能方向。

3.流量统计：流量大小代表着其上游流经该网格的数量，高流量的像元是集中流动的区域，表明该区域愈容易形成地表径流。根据水流累计矩阵统计流向分析中流向每个栅格的流量，从而得到研究流域的水流累积量。

现今主流技术，受限于DEM平地数据没有起伏，在平地河网生成中存在明显的失真，存在不合理近邻并列河流没有合并；受限于D8流向算法，生成短小河流；不能确定出水口，出现断头河或者是河流没有合理的出水口，河流与实际的连通情况存在较为严重偏差，导致连通性差。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中受限于DEM平地数据没有起伏，在平地河网生成中存在明显的失真，存在不合理近邻并列河流没有合并；受限于D8流向算法，生成短小河流；不能确定出水口，出现断头河或者是河流没有合理的出水口，河流与实际的连通情况存在较为严重偏差，导致连通性差等问题，设计了一种通过DEM数据精准模拟生成河网的方法，能够模拟出更好的近似合理的河网，包括修正平行河流程序和修正短、断河流程序。

为了对本技术方案进行进一步补充，所述修正平行河流的程序，依次包括查找平行河流、判定河流类型和修正流向流量三个步骤。

为了对本技术方案进行进一步补充，所述查找平行河流步骤为：遍历流向图，查找连续、同向的流向，然后建立5km环带查找流向相同的河流。

为了对本技术方案进行进一步补充，所述判定河流类型步骤为：将两条平行河流分为修正河流和丢弃河流，修正河流需要保留，丢弃河流进行数值修正。

为了对本技术方案进行进一步补充，所述修正流向流量步骤为：将丢弃河流对应的栅格数值加到修正河流里，将丢弃河流的流向修正为流向修正河流。

为了对本技术方案进行进一步补充，所述修正短、断河流的程序包括查找潜在出水口、从潜在出水口检索河道、判断间距5km环带内是否存在其他河流和判断是否可以连通路线四个步骤。

为了对本技术方案进行进一步补充，所述潜在出水口一般在DEM栅格边缘高程低的数据。

为了对本技术方案进行进一步补充，所述从潜在出水口检索河道步骤为若潜在出水口没有河道，则检索近邻河流；若潜在出水口存在河道，存在河道的潜在出水口变为出水口，继续检索河流长度小于5km的河流。

为了对本技术方案进行进一步补充，所述判断间距5km环带内是否存在其他河流步骤为若存在其他河流，则根据DEM高程获取可能的河网连通路线；若不存在其他河流，则删除小于5km的河流，结束；