[发明专利]一种基于数字表面模型的城市汇水区提取方法

权利要求书

1.一种基于数字表面模型的城市汇水区提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：真实流向计算；

遍历所有DSM格网点，计算每个格网点的真实流向；

步骤2：出水点提取；

找出所有的流向指向自身且为局部极小值的点，并进行编号，作为初步的汇水区编号；

若满足以下两个条件则标记为出水点：

条件1：该点的流向为(0，0)，即该点流向指向自身；

条件2：该点为局部极小值的点；

对满足条件1，不满足条件2的点，将其流向改为指向其八邻域的任一最低点；对满足上述两个条件的点依次进行编号，作为初步的汇水区编号；

步骤3：汇水区增长；

将出水点作为汇水区域的种子点，将流向指向该汇水区的格网点加入该汇水区点序列，并进行循环迭代，扩大汇水区域范围，直到所有的汇水区面积不再变化；

步骤4：汇水区归并；

首先对每个汇水区计算最大储水深度和最大储水量，并根据给定的储水深度或者降水量阈值进行汇水区归并；

步骤5：汇水区提取；

对汇水区边界进行跟踪，得到各个汇水区的矢量进行输出。

2.根据权利要求1所述的基于数字表面模型的城市汇水区提取方法，其特征在于，步骤1的具体实现过程包括以下子步骤：

步骤1.1：将待计算点e与周围八邻域点的高程进行比较，若周围八邻域所有点的高程均大于或等于e点高程，则e点流向指向自身，否则，e点的流向指向八邻域点中的最低点，若有多个最低点，则将e点的流向暂时设为指向自身；

步骤1.2：利用步骤1.1中所述方法对所有的点进行流向判断；

步骤1.3：遍历所有流向为(0，0)的格网点，若该点流向指向自身，则判断该点周围八邻域点的流向，然后根据周围八邻域的流向根据向量的加法法则进行矢量合成，然后计算合成的新的向量与各个流向向量的夹角，取夹角最小的流向向量作为新的流向，直到所有的流向不再变化。

3.根据权利要求1所述的基于数字表面模型的城市汇水区提取方法，其特征在于，步骤3的具体实现过程包括以下子步骤：

步骤3.1：将所有的出水点作为汇水区增长的种子点，并将出水点的编号作为汇水区的编号，将该出水点加入该汇水区的边界点序列；

步骤3.2：按照编号大小依次遍历所有汇水区的边界点序列，依次对该边界点序列的每个点周围的格网点流向进行判断：

如果流向指向该边界点，则将该格网点的汇水区编号设置为该边界点汇水区编号，并将该点加入该汇水区的边界点序列，判断完毕后将该边界点从边界点序列删除，然后并将该格网点的汇水区编号改为该出水点的编号；

若该点周围点均已有汇水区编号，则将该点从出水点序列删除，然后对下一个汇水区的边界点序列进行同样的操作，直到所有的汇水区边界点序列判断完毕；

步骤3.3：对新的边界序列重复上述步骤，直到所有的汇水区边界不再变化，所有汇水区无法增长。

4.根据权利要求1所述的基于数字表面模型的城市汇水区提取方法，其特征在于，步骤4的具体实现过程包括以下子步骤：

步骤4.1：找到每个汇水区的最低点高程值C_min和边界序列的最低点高程值L_min：

步骤4.2：求得两者的高程值差作为储水深度D，

D＝C_min-L_min；

步骤4.3：将高程值差小于给定阈值D₀的汇水区与该汇水区边界序列最低点L_min处相邻的另一汇水区合并，并重新计算储水深度D，迭代进行，直到所有汇水区的储水深度D大于给定阈值D₀。

5.根据权利要求1所述的基于数字表面模型的城市汇水区提取方法，其特征在于，步骤4的具体实现过程包括以下子步骤：

步骤4.1：找到每个汇水区的最低点高程值C_min和边界序列的最低点高程值L_min：

步骤4.2：然后找到汇水区内所有高程值小于或等于L_min的格网点，并将其与L_min的差值进行累加，最后将累加值乘以DSM格网点面积即可得到每个汇水区的最大储水量S_max；

步骤4.3：通过判断汇水区最大储水量S_max与汇水区域降水量P的关系来决定是否进行汇水区归并；

若S_max>P，则不需要归并；

若S_max≤P，则将该汇水区与该汇水区边界序列最低点L_min处相邻的另一汇水区归并；

其中：

P＝P₀*A；

其中P为汇水区域降水量，P₀为单位面积降水量，A为汇水区面积。