一种小流域边界修正方法与流程

1.本发明涉及水文模型领域，具体涉及一种小流域边界修正方法。


背景技术：

2.目前小流域划分方案主要是根据行业标准《小流域划分及编码规范》(sl653-2013)，该规范指示的方法是对沟道和微流域分水线进行提取，然后对微流域进行归并。其中，沟道和微流域分水线的划分主要办法有两种，第一种是在地形图上沿着山脊线勾绘微流域分水线，第二种方法是基于dem数据，按照设定的微流域面积阈值，一次性提取作业单元内的沟道和微流域分水线。
3.对于存在大量低矮小丘陵的地区需要对区域内进行精细化的小流域划分，现有的小流域划分方案中对于存在大量低矮小丘陵的山区难以划分山脊和山谷，并且由于人类生产活动所建的水利设施也会影响到区域内水流流向和流量，从而导致小流域边界难以进行精细化划分。
4.综上所述，急需一种小流域边界修正方法以解决现有技术中存在的问题。


技术实现要素：

5.本发明目的在于提供一种小流域边界修正方法，具体技术方案如下：
6.一种小流域边界修正方法，包括以下步骤：
7.步骤s1：获取地形数据，具体是，采用dem数据计算区域内地形的坡度和坡向，得到地形数据；
8.步骤s2：获取地物指标，具体是，将步骤s1中的地形数据结合遥感影像获取地物指标，所述地物指标包括区域内地物的位置信息和高程信息；
9.步骤s3：修正小流域边界，具体是，获取小流域初步边界，采用步骤s2中的地物指标修正小流域初步边界，基于地物的位置信息和高程信息对小流域初步边界进行精细化划分，完成对小流域边界的修正。
10.优选的，在步骤s1中，所述地形数据为栅格数据。
11.优选的，在步骤s2中，所述地物包括道路、铁路、渠道、山塘水库和跨水建筑物，所述地物指标包括道路指标、铁路指标、渠道指标、山塘水库指标和跨水建筑物指标；
12.所述道路指标具体是，当道路的高程大于周边区域高程，则道路指标为正值，反之则为负值；
13.所述铁路指标具体是，当铁路的高程大于周边区域高程，则铁路指标为正值，反之则为负值；
14.所述渠道指标具体是，当渠道的高程大于周边区域高程，则渠道指标为正值，反之则为负值；
15.所述山塘水库指标具体是，以数值1-8定位周向的8个方位，作为山塘水库内水体的流向参数，即山塘水库指标；
16.所述跨水建筑物指标具体是，当跨水建筑物在岸坡处连接道路、铁路或渠道时，则跨水建筑物指标为1；若跨水建筑物在岸坡接近分水岭，则跨水建筑物指标为2；若跨水建筑物为闸门、水坝，则跨水建筑物指标为3；若跨水建筑物不属于上述情况，则跨水建筑物指标为0；若不存在跨水建筑物，则跨水建筑物指标为负值。
17.优选的，在步骤s3中，获取小流域初步边界的方式如下：
18.利用dem数据计算区域内的水流流向和流量；根据水流流向和流量求出区域内各单位面积范围内的理论流量值；基于所述理论流量值获取理论河网模型，并对理论河网模型中的模拟河网进行分级，得到模拟河网模型；利用模拟河网模型和水流流向确定河网周边的分水岭，以分水岭作为小流域初步边界。
19.优选的，在步骤s3中，所述精细化划分具体包括：
20.对于丘陵地区低矮复杂的区域，基于山塘水库指标确定分水岭，若分水岭周边的山塘水库指标平均值之差的绝对值大于等于3时，以该分水岭作为小流域边界；
21.对于丘陵地区地势平缓的区域，基于道路指标、铁路指标和渠道指标进行小流域边界划分，若道路指标、铁路指标或渠道指标为正值时，则以道路、铁路或者渠道作为小流域边界；
22.对于靠近河流的区域，根据跨水建筑物指标进行小流域边界划分，若是跨水建筑物指标大于0，则以该跨水建筑物作为小流域边界。
23.应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
24.本发明公开了一种小流域边界修正方法，以水文为基础，充分考虑地表汇水关系和自然集水单元，构建了基于地物指标的小流域边界修正方法，本发明所公开的小流域边界修正方法可以实现对复杂丘陵地区小流域的精细化划分，提高了小流域边界划分的精度和准确度。
25.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
26.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
27.图1是本发明优选实施例中小流域边界修正方法的步骤流程图；
28.图2是本发明优选实施例中小流域边界修正方法的数据处理流程图；
29.图3是本发明优选实施例中道路指标的示意图；
30.图4是本发明优选实施例中山塘水库指标的示意图；
31.图5是本发明优选实施例中跨水建筑物指标的示意图；
32.图6是本发明优选实施例中渠道指标的示意图。
具体实施方式
33.以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
34.实施例：
35.参见图1，本实施例公开了一种小流域边界修正方法，包括以下步骤：
36.步骤s1：获取地形数据，具体是，采用dem数据计算区域内地形的坡度和坡向，得到地形数据；
37.步骤s2：获取地物指标，具体是，将步骤s1中的地形数据结合遥感影像获取地物指标，所述地物指标包括区域内地物的位置信息和高程信息；
38.步骤s3：修正小流域边界，具体是，获取小流域初步边界，采用步骤s2中的地物指标修正小流域初步边界，基于地物的位置信息和高程信息对小流域初步边界进行精细化划分，完成对小流域边界的修正。
39.进一步地，如图2所示，在步骤s1中，本实施例采用dem数据对区域内地形的坡度和坡向进行计算，获取坡向和坡度的数据，并且以栅格数据的形式展示，即为地形数据；在步骤s2中，本实施例优选的所述地物包括道路、铁路、渠道、山塘水库和跨水建筑物，所述地物指标包括道路指标、铁路指标、渠道指标、山塘水库指标和跨水建筑物指标；
40.如图3所示，所述道路指标具体是，当道路的高程大于周边区域高程，则道路指标为正值，反之则为负值；道路指标的获取方法具体是，通过遥感影像获取区域内各级道路的位置和高程信息，并结合地形数据形成道路指标。
41.所述铁路指标具体是，当铁路的高程大于周边区域高程，则铁路指标为正值，反之则为负值；铁路指标的获取方法具体是，通过遥感影像获取区域内各级铁路的位置和高程信息，并结合地形数据形成道路指标；
42.如图6所示，所述渠道指标具体是，当渠道的高程大于周边区域高程，则渠道指标为正值，反之则为负值；渠道指标的获取方法具体是，通过遥感影像获取区域内渠道的位置和高程信息，并结合地形数据形成渠道指标；
43.所述山塘水库指标具体是，以数值1-8定位周向的8个方位，作为山塘水库内水体的流向参数，即山塘水库指标；山塘水库指标的获取方法具体是，通过遥感影响获取区域内山塘水库的位置信息，根据山塘水库的位置信息确定山塘水库中水体的流向，并按照数值1-8定位周向的8个方位，从得到山塘水库中水体的流向参数，即山塘水库指标；本实施例中的山塘水库指标将水体流向进行了参数化，在本实施例中，通过计算多个山塘水库流向参数的大小则可以快速确定分水岭位置，有利于提高小流域精细化划分的精度和准确度。
44.如图4所示，通过遥感影像获取区域内山塘水库的位置，根据山塘水库的坝体位置确定山塘水库中水体的流向，获取水体的流向参数，形成山塘水库指标，按照八个地理方位将数值定位1-8，具体指标值为正北向(1)、东北向(2)、正东向(3)、东南向(4)、正南向(5)、西南向(6)、正西向(7)、西北向(8)。如图4所示，左侧各山塘指标平均值约为西南向(6)，右侧各山塘指标平均值为东北向(2)，两侧水流方向相反，可以表示该区域有一条分水岭，因此选择该流域内最高点连接处形成的分水岭作为小流域边界。
45.所述跨水建筑物指标具体是，当跨水建筑物在岸坡处连接道路、铁路或渠道时，则跨水建筑物指标为1；若跨水建筑物在岸坡接近分水岭，则跨水建筑物指标为2；若跨水建筑物为闸门、水坝，则跨水建筑物指标为3；若跨水建筑物不属于上述情况，则跨水建筑物指标为0；若不存在跨水建筑物，则跨水建筑物指标为负值；跨水建筑物指标的获取方法具体是，通过遥感影响获取区域内跨水建筑物的位置信息，结合地形数据从而确定跨水建筑物指标。
46.如图5所示，通过遥感影像获取区域内河流上方跨水建筑物(图中的跨水建筑物为桥)的位置，且判断该桥连接了道路，则其跨水建筑物指标为1。
47.具体的，在步骤s3中，获取小流域初步边界的方式如下：
48.利用dem数据计算区域内的水流流向和流量；根据水流流向和流量求出区域内各单位面积范围内的理论流量值；基于所述理论流量值获取理论河网模型，并对理论河网模型中的模拟河网进行分级，得到模拟河网模型；利用模拟河网模型和水流流向确定河网周边的分水岭，以分水岭作为小流域初步边界。
49.进一步地，本实施例中将周向按照数值1-8进行划分，在小流域初步边界获取过程中，水流流向参照数值1-8进行参数化，得到水流流向参数，利用模拟河网模型和水流流向确定河网周边分水岭的过程具体是，当相邻区域水流流向参数差大于3时，则将该区域边界确定为山脊或山谷，即分水岭。
50.具体的，在步骤s3中，所述精细化划分具体包括：
51.对于丘陵地区低矮复杂的区域，基于山塘水库指标确定分水岭，若分水岭周边的山塘水库指标平均值之差的绝对值大于等于3时，以该分水岭作为小流域边界；
52.对于丘陵地区地势平缓的区域，基于道路指标、铁路指标和渠道指标进行小流域边界划分，若道路指标、铁路指标或渠道指标为正值时，则以道路、铁路或者渠道作为小流域边界；
53.对于靠近河流的区域，根据跨水建筑物指标进行小流域边界划分，若是跨水建筑物指标大于0，则以该跨水建筑物作为小流域边界。
54.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种小流域边界修正方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1：获取地形数据，具体是，采用dem数据计算区域内地形的坡度和坡向，得到地形数据；步骤s2：获取地物指标，具体是，将步骤s1中的地形数据结合遥感影像构建地物指标，所述地物指标包括区域内地物的位置信息和高程信息；步骤s3：修正小流域边界，具体是，获取小流域初步边界，采用步骤s2中的地物指标修正小流域初步边界，基于地物指标对小流域初步边界进行精细化划分，完成对小流域边界的修正。2.根据权利要求1所述的小流域边界修正方法，其特征在于，在步骤s1中，所述地形数据为栅格数据。3.根据权利要求2所述的小流域边界修正方法，其特征在于，在步骤s2中，所述地物包括道路、铁路、渠道、山塘水库和跨水建筑物，所述地物指标包括道路指标、铁路指标、渠道指标、山塘水库指标和跨水建筑物指标；所述道路指标具体是，当道路的高程大于周边区域高程，则道路指标为正值，反之则为负值；所述铁路指标具体是，当铁路的高程大于周边区域高程，则铁路指标为正值，反之则为负值；所述渠道指标具体是，当渠道的高程大于周边区域高程，则渠道指标为正值，反之则为负值；所述山塘水库指标具体是，以数值1-8定位周向的8个方位，作为山塘水库内水体的流向参数，即山塘水库指标；所述跨水建筑物指标具体是，当跨水建筑物在岸坡处连接道路、铁路或渠道时，则跨水建筑物指标为1；若跨水建筑物在岸坡接近分水岭，则跨水建筑物指标为2；若跨水建筑物为闸门、水坝，则跨水建筑物指标为3；若跨水建筑物不属于上述情况，则跨水建筑物指标为0；若不存在跨水建筑物，则跨水建筑物指标为负值。4.根据权利要求3所述的小流域边界修正方法，其特征在于，在步骤s3中，获取小流域初步边界的方式如下：利用dem数据计算区域内的水流流向和流量；根据水流流向和流量求出区域内各单位面积范围内的理论流量值；基于所述理论流量值获取理论河网模型，并对理论河网模型中的模拟河网进行分级，得到模拟河网模型；利用模拟河网模型和水流流向确定河网周边的分水岭，以分水岭作为小流域初步边界。5.根据权利要求4所述的小流域边界修正方法，其特征在于，在步骤s3中，所述精细化划分具体包括：对于丘陵地区低矮复杂的区域，基于山塘水库指标确定分水岭，若分水岭周边的山塘水库指标平均值之差的绝对值大于等于3时，以该分水岭作为小流域边界；对于丘陵地区地势平缓的区域，基于道路指标、铁路指标和渠道指标进行小流域边界划分，若道路指标、铁路指标或渠道指标为正值时，则以道路、铁路或者渠道作为小流域边界；对于靠近河流的区域，根据跨水建筑物指标进行小流域边界划分，若是跨水建筑物指
标大于0，则以该跨水建筑物作为小流域边界。

技术总结
本发明公开了一种小流域边界修正方法，包括以下步骤：步骤S1：采用DEM数据计算区域内地形的坡度和坡向，得到地形数据；步骤S2：将步骤S1中的地形数据结合遥感影像构建地物指标，所述地物指标包括区域内地物的位置信息和高程信息；步骤S3：获取小流域初步边界，采用步骤S2中的地物指标修正小流域初步边界，基于地物指标对小流域初步边界进行精细化划分，完成对小流域边界的修正。本发明的优点是，以水文为基础，充分考虑地表汇水关系和自然集水单元，构建了基于地物指标的小流域边界修正方法，实现了对复杂区域小流域的精细化划分，提高了小流域边界划分的精度和准确度。域边界划分的精度和准确度。域边界划分的精度和准确度。


技术研发人员：陈珏 罗国平 陈向 陈昱孜 纪炜之 陈志 杨贺
受保护的技术使用者：湖南省水利水电科学研究院
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/10/11