基于数字河湖网络的平原河网区流域集水单元划分方法

摘要

本发明公开了一种基于数字河湖网络的平原河网区流域集水单元划分方法，改变传统由DEM生成栅格流向矩阵提取河网的方法，直接采用真实数字河湖网络并将其用于辅助流域集水单元的划分，以期获得真实表达平原河网区水文拓扑关系的水系结构和集水单元。其步骤如下：第一步、构建平原河网区水文空间要素数据模型；第二步、提取水文节点，并根据节点类型定义矢量河网流向，建立河湖网络之间的拓扑关系；第三步、用DEM生成栅格流向，再用具有流向关系的河湖网络对栅格流向进行修正；第四步、根据栅格流向和河湖网络位置划分流域集水单元。本发明的方法解决了河湖网络结构复杂的平原河网区的集水单元划分问题，对于平原河网区的分布式水文模拟具有重要意义。

主权项

基于数字河湖网络的平原河网区流域集水单元划分方法，其特征在于，该方法建立平原河网区的数字河湖网络矢量数据模型，将其用于辅助栅格流向的确定和流域的划分，其具体步骤是：第一步、构建平原河网区水文空间要素数据模型：对平原河网区的河段、湖泊、水库、圩区、坡面集水区和水文节点6种要素的空间结构与水文联系进行解析，设计点、线和面的矢量数据结构对各要素进行组织，采用上、下游关系属性来建立各要素之间的拓扑关系，通过Geodatabase数据模型对矢量要素进行存储；第二步、水文节点提取与类型定义：按照矢量河段、湖泊、水库和圩区之间的邻接拓扑关系以及水文站点与圩区排灌站位置数据，提取水文节点数据，并根据节点的水文功能定义节点类型；第三步、定义矢量河网流向：根据水文节点数据的类型和河流流向拓扑规则，确定矢量河网一部分河段的流向，其余河段流向定义为与流域平均坡向一致，最后结合河流流向拓扑规则与水文观测数据对河网流向进行纠正；第四步、基于矢量河网流向数据和平原河网区水文空间要素数据模型建立河段、湖泊、水库、圩区以及水文节点之间的拓扑关系；第五步、栅格流向定义与编码：河网所在栅格流向根据矢量河网的流向，逐河段进行定义并采用多流向栅格编码方法设定栅格流向，湖泊、水库和圩区所在栅格值设定为唯一要素识别码，其余坡面栅格流向先使用D8方法进行定义再根据坡面栅格与河段、湖泊、水库、圩区的空间位置关系对其流向进行修正；第六步、集水单元划分与拓扑关系构建：基于栅格流向数据和水文节点、湖泊、水库、圩区的空间位置进行集水单元划分，得到湖泊、水库、圩区和坡面集水区四种类型的集水单元数据，并根据河网流向建立集水单元、水文节点、河段之间的拓扑关系。