本發明專利技術公開了一種基于遙感分類獲取流域下墊面信息的方法，其包括：基于多源數據的產流柵格提取算法和匯流網絡構建方法；所述的基于多源數據的產流柵格提取算法包括數據源選擇及處理和產流柵格提取算法。本發明專利技術根據水庫洪水預報模型對匯流計算的要求，對傳統的以DEM為唯一數據的匯流網絡構建方法進行了改進，綜合利用提取的地表覆蓋信息和DEM進行匯流網絡的構建，有效地解決了傳統算法中的“平行河道”問題。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于遙感圖像處理領域，具體涉及一種基于遙感分類獲取流域下墊面信息 的方法。
技術介紹
地形是最為重要的地表屬性之一，是影響水文運動過程的決定性因素。目前，人們 常使用DEM來描述地形并進水文模擬運算。在以往的水文模型研宄中，研宄者已經就如何 利用DEM進行了大量的研宄工作，其中最主要的研宄是以DEM為基礎進行匯流網絡的構建， 在此基礎上進行水文模擬。 傳統算法主要是以DEM為唯一的數據源構造匯流網絡，由于DEM數據本身水平分 辨率和垂向分辨率精度限制，以及DEM數據生成過程中出現的不可避免的誤差，導致DEM中 會出現大量的偽洼地，并且難以分辨出平原區的輕微起伏。因此往往會出現"平行河道"等 不合理的結果。盡管研宄者提出了許多方法對DEM數據進行預處理，但由于數據源沒有增 加，提取結果仍難以盡如人意。
技術實現思路
(一）要解決的技術問題 為了解決上述問題，本專利技術提出了一種基于遙感分類獲取流域下墊面信息的方 法，根據水庫洪水預報模型對匯流計算的要求，對傳統的以DEM為唯一數據的匯流網絡構 建方法進行了改進，綜合利用提取的地表覆蓋信息和DEM進行匯流網絡的構建，有效地解 決了傳統算法中的"平行河道"問題。 (二）技術方案 -種基于遙感分類獲取流域下墊面信息的方法，其包括：基于多源數據的產流柵 格提取算法和匯流網絡構建方法；所述的基于多源數據的產流柵格提取算法包括數據源選 擇及處理和產流柵格提取算法；所述的產流柵格提取算法包括柵格的提取和產流柵格的算 法。 進一步的，所述的數據源選擇及處理包括如下步驟： I、配準處理：由于采用的DEM和遙感影像所采用的的投影方式可能不同，因此第 一步處理是對二者進行投影變換，使他們處在同一個地圖投影系統之中；然后，根據事先確 定的相同控制點對數據進行配準；可以使用ArcGIS中的Georeferencing工具或ERDAS來 完成這項操作； II、DEM柵格與遙感影像柵格對應關系確定：確定產流柵格的大小在15m至Ikm大 小范圍內；設定一個DEM柵格的大小為S米，一個遙感影像柵格大小為T米，（i，j)是DEM 上的位于i行，k列的柵格，則該柵格在遙感影像上對應的柵格是如下范圍內的柵格： 由于一個DEM柵格可能包含多個遙感影像柵格，則這些遙感影像柵格并不一定處 于同一類，在提取產流柵格的流向關系時，按如下方式處理：當DEM包含的柵格中有水體柵 格，則作為水體柵格； III、水體的分離：水體可以分為兩類，一類是河流，一類是水庫、小水庫的非河流； 采用人工識別的方式對兩者進行區分，進一步將水體分離為河流和非河流，分別作為不同 的類別； 將水體進一步區分為河流和非河流是為了提取柵格間的流向關系，若兩個相鄰柵 格都屬于河流，則存在水流從一個柵格流向另一個柵格的問題；若兩個柵格都屬于非河流， 則水流已經聚集，不存在柵格間水流的流向問題。 進一步的，所述的產流柵格提取的實質是以水庫中心，按照路徑長度遞增的方式 逐步對產流柵格進行"擴張"，直到達到最邊緣的柵格；其具體的提取過程如下： ①以水庫中心所在的柵格為根結點，以水庫邊緣結點為子結點構成一棵初始的 "關系樹"，在"關系樹"中，第二層結點所代表的柵格是入庫水流的路徑上的最后一個柵格， 水流從這里直接到達水庫，因此，這些柵格間不存在水流分配的問題，而是全部流向水庫； ②隨機選擇一個水庫邊緣柵格點作為起始點進行分析；根據多流向算法，每個柵 格最多可能有8個相鄰結點的水流流向該結點；分析起始點周邊8個相鄰的柵格，將其中的 尚程比該棚格尚的棚格； ③對所有邊緣柵格按1的方式進行處理，得到三層"關系樹";將所有其水流流向水 庫邊緣柵格的柵格已經全部被提取出來； ④按第一步所描述的方式，對"關系樹"中第三層上的結點作同樣的處理，如此順 延，直至搜索完所有可能的柵格，得到一棵完整的關系樹。 進一步的，所述的產流柵格提取在提取的過程中能會出現柵格的高程和周圍相鄰 的8個柵格高程都相等，在這種情況下，引入地表覆蓋信息后，根據地表覆蓋信息進一步確 定高程相等和高程相差很小的柵格間的流向關系；設定匕和Gj是兩個相鄰的柵格，且他們 的高程值相等，從Gi出發搜索到Gr可以按如下的方式確定他們的流向關系： (幻匕和6」屬于河流類水體：首先計算兩個柵格沿河流離水庫的距離，如果Gi距水 庫的距離比G，水庫的距離近，則說明存在G」到G ,的水流路徑，根據"關系樹"的定義，將 Gj添加為Gi的子結點；反之，如果如果匕距水庫的距離比G」距水庫的距離遠，則說明水流 應當是從Gi流向G』，現在對Gj不作處理； ⑶匕和Gj屬于非河流類的水體，則不作處理； (C)GJPGj有一個屬于水體類別，有一個屬于非水體類別：在流域中不可能有河流 流向其它地表，而只能是其它地表的水流向河流或水庫集中，因此，如果Gi是水體，而G」是 非水體，則說明是徑流正在向Gi集中，則將G j添加為Gi的子結點；反之，則不作處理； (Cl)GdPGj屬于非水體：大塊的平整的地表就可能造成這種情況，這種情況需要對 參加比較的柵格進行擴展。 進一步的，所述的產流柵格提取算法中首先定義如下符號：m，n :DEM的全部行數、 列數；行數和列數都從1開始編號，編號按從上到下，從左到右的方式進行；f :流向元素； F :所有流向關系元素的集合；QR :表示當前正在處理的層的結點集合，qr表示一個其中的 一個元素；QN:-個臨時序列，里面是根據正在處理層中的某個結點計算而得到的新的柵 格；qn為其中的一個元素 ；G :所有柵格的集合；g表不一個柵格，Gi表不編號為k的柵格，k 的值按公式（5)計算： k= (i-l)*n+j (5) 其中i表示柵格所在的行號，j表示柵格所在的列號； 其具體算法如下： (A)初始化：算法的初始化階段主要完成以下工作： (A-I)對所涉及到的DEM按位置關系進行排列，以完整的DEM作為計算的原始輸 入； (A-2)確定每一個柵格的編號，編號方式按公式（5)進行； (A-3)將通過對遙感影像分類得到的專題信息按同樣的方式進行組織； (B)創建只有根結點的關系樹TR ; (C)將通過分類得到的水體圖層與DEM疊加，確定水庫所包含的柵格，并計算所有 位于獲取所有位于水庫邊緣的柵格，并將其作為TR的根結點的子結點依次插入TR ;同時將 其存入臨時序列QN，開始提取； (D)判斷QN序列是否當前第1頁1 2 3 4 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于遙感分類獲取流域下墊面信息的方法，其包括：基于多源數據的產流柵格提取算法和匯流網絡構建方法；所述的基于多源數據的產流柵格提取算法包括數據源選擇及處理和產流柵格提取算法；所述的產流柵格提取算法包括柵格的提取和產流柵格的算法。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：張承明，萬曙靜，趙天宇，余凡，王媛媛，楊曉霞，張同，于婷，
申請(專利權)人：山東農業大學，
類型：發明
國別省市：山東;37
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