[发明专利]一种基于数学形态学的内流区湖泊水文连通性建模方法

权利要求书

1.一种基于数学形态学的内流区湖泊水文连通性建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：获取研究区的数字高程模型；

步骤S2：利用数学形态学方法中的测地重建方法对步骤S1获取的数字高程模型进行虚假洼地填充，获得无虚假洼地数字高程模型；

步骤S3：利用数学形态学方法中的测地区域生长方法对所述无虚假洼地数字高程模型进行平地检测，获得数字高程模型平地像素集，即湖泊集，通过计算各湖泊的几何中心，得到各湖泊的湖心点像元；

步骤S4：基于步骤S3所得各湖泊的湖心点像元，利用数学形态学方法中淹没模拟方法进行数字高程模型分水岭变换，并利用标记控制方法对数字高程模型分水岭进行分割，计算获得湖泊影响区域骨架线，从而获得潜在溢出口位置；

步骤S5：根据所述潜在溢出口位置构建漫溢邻接矩阵；

步骤S6：基于改进的Priority-flood算法以及步骤S5所得漫溢邻接矩阵，建立湖泊漫溢级联结构，多个湖泊漫溢级联结构形成漫溢级联森林结构。

2.如权利要求1所述的基于数学形态学的内流区湖泊水文连通性建模方法，其特征在于：步骤S2中的测地重建方法是指有界图像经过有限次数的测地变换迭代计算后总会收敛，直到标记图像的扩张或者收缩完全被掩膜图像阻止，如果继续循环迭代，标记图像的像素值不再发生改变，测地重建方法包括膨胀重建和腐蚀重建。

3.如权利要求2所述的基于数学形态学的内流区湖泊水文连通性建模方法，其特征在于：所述腐蚀重建用于消除洼地，具体过程为：从标记DEM非边界像元开始，按从左到右、从上到下的顺序遍历每一个格网，依次进行测地腐蚀计算，将标记DEM中心格网的8邻域的最小值与原始DEM对应网格高程进行比较，取两者的较大值赋值给中心网格，当全部格网遍历完成后则测地腐蚀重建结束。

4.如权利要求1所述的基于数学形态学的内流区湖泊水文连通性建模方法，其特征在于：所述步骤S3中利用数学形态学方法中的测地区域生长方法进行数字高程模型平地检测，获得数字高程模型平地像素集，具体包括：

基于区域生长的平地检测算法引入两个栈数据结构，分别记为A和B，其中栈A存储种子像元，栈B存储目前已确定的连通区域像元，以及一个数组C存储种子像元的邻域像元，采用一个与DEM同维度的二维标记矩阵，记录每个像元的处理状态，基于区域生长的平地检测算法遵循从左到右、从上到下的DEM像元遍历的原则，并且从DEM的左上角像元开始计算；

具体步骤为：

步骤3.1：选择DEM中尚未处理的像元，将其同时压入栈A、栈B进行初始化，在标记矩阵中设置该像元为已处理状态；

步骤3.2：若栈A不为空，从栈A弹出一个像元作为种子点；否则，转向步骤3.4；

步骤3.3：采用广度优先搜索算法，以种子点为中心，按顺时针方向逐一遍历该种子点8邻域内的像元，并将尚未处理的邻域像元存入数组C中；

步骤3.4：若栈A为空，判断栈B中的像元数量是否小于给定阈值，若满足，表示没有找到平地；否则表示找到了平地，则标记栈B中的所有像元为平地，并给这些像元赋予唯一的平地编号；

步骤3.5：清空栈B，转向步骤3.1。

5.如权利要求4所述的基于数学形态学的内流区湖泊水文连通性建模方法，其特征在于：步骤3.3具体包括：

步骤3.3-1：判断C是否为空；

步骤3.3-2：如果C不为空时，弹出C中一个邻域像元，如果该邻域像元与种子像元的高程值相等，则将该像元同时压入栈A和栈B，并在标记矩阵中设置这个邻域像元为已处理状态；否则，转向步骤3.3-1；

步骤3.3-3：如果C为空，则表示种子点的8邻域遍历结束，转向执行步骤3.2。