[发明专利]多高程尺度水流网的陆地水动态仿真模型

权利要求书

1.多高程尺度水流网的陆地水动态仿真模型，其特征在于，包括多高程尺度的构建、基于多高程尺度的水流网拓扑模型构建和基于多高程尺度的陆地水动态仿真，提出一种全新的基于多高程尺度的水流网拓扑网络模型以实现陆地水的动态仿真，具体为：

第一，多高程尺度的构建：包括基于水文模型构建多高程尺度数字模型、多高程尺度构建评估参变量；通过对高精度DEM数据进行地形和水网特征提取，并且对所获取的特征赋予尺度属性，构建多高程尺度的特征库；

第二，基于多高程尺度的水流网拓扑模型构建：包括构建受河流网约束的多尺度TIN、基于多高程尺度的降水源点变化、基于多高程尺度的水流网拓扑模型拓扑解析；根据所需尺度提取特征点、线，动态构建受河流网约束的多尺度TIN；基于TIN中各三角面的水流方向，对降水源点进行采样，进行追踪并汇集各点的水流路径；基于多高程尺度的降水源点变化，确定点线拓扑关系，构建基于多高程尺度的水流网拓扑网络模型；

第三，基于多高程尺度的陆地水动态仿真：包括融合水文计算模型、基于多高程尺度的陆地水动态仿真；根据实测的降水数据和各类环境参量，采取水文模型SWAT计算得到产流数据，再采用所提出的水流网拓扑模型计算区域各点的汇流数据，进行陆地水动态仿真。

2.根据权利要求1所述的多高程尺度水流网的陆地水动态仿真模型，其特征在于，基于水文模型构建多高程尺度数字模型：通过提取多高程尺度的特征点、流域线的地形特征；解析地形特征提取方法中参变量变化引起的特征点、线变化情况；分析特征点、线变化与尺度之间的关系；基于任意尺度与特征点、线的对应关系；确定多高程尺度的构建；

通过改变特征提取方法的参变量，提取出不同参变量下的特征点、线，并构建不同参变量下的DEM，与初始DEM进行精度比较，计算偏差值；采用曲线拟合得到特征提取方法的参变量和偏差值之间的函数关系，结合DEM精度规范，建立偏差值与尺度间的函数关系，最终归纳出参变量与水文模型尺度之间的关系，实现对任一尺度，通过参变量和尺度之间的映射关系，获取特征提取方法的对应参变量，从而选择该参变量下的特征点、线，用于动态构建DEM，从而恢复地形表面。

3.根据权利要求1所述的多高程尺度水流网的陆地水动态仿真模型，其特征在于，多高程尺度构建评估参变量：通过提取特征点、线构建DEM，恢复成地形表面，比较初始DEM数据与恢复后的DEM数据，校验地表恢复效果与精度，将方均根偏差、均衡坡比、地表粗糙指数作为评估参变量进行校验；

1)方均根偏差：将初始DEM数据的高程与恢复后的DEM高程值求取方均根偏差，假设初始DEM数据每个格网的高程值为(i＝1,2,…,m)，m为栅格的个数，通过构建TIN恢复成的DEM数据每个格网的高程值为X_j(j＝i＝1,2,…,m)),m为栅格个数，方均根偏差计算式为：

2)均衡坡比C^*：像元所有坡比之和除以像元个数，假设每个像元的坡比为C_i(i＝1,2,3，…，m)，D_i(i＝1,2,3，…，m)代表投影面积，m为像元个数，计算式为：

3)地表粗糙指数W：采用地表像元曲面面积与投影面积之比来计算，其中D代表像元面积，计算式为：