水文连通性分析方法、装置及存储介质

1.本发明属于水文连通性分析技术领域，具体涉及一种水文连通性分析方法、装置及存储介质。


背景技术：

2.水文连通性是指泥沙、营养盐、生物体等各种物质以水为载体，在空间异质景观或斑块间进行迁移、传输或扩散的便利程度。
3.近年来，越来越多文献使用水文连通性概念来解释所观察到的水文响应行为。目前，对于水文连通性的分析，较常采用的方法是图论法，而通过图论法进行水文连通性分析时，需要高精度的高程数字模型(digital elevation model，dem)作为制图基础，并对dem数据进行海量运算处理,虽然目前数据处理技术有了飞速发展，但大面积高精度dem数据的海量运算处理仍比较困难，耗时费力，分析成本过高。
4.因此，如何提供一种有效的方案以方便对区域的水文连通性进行分析，已成为现有技术中一亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种水文连通性分析方法、装置及存储介质，用以解决现有技术中存在的上述问题。
6.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.第一方面，本发明提供了一种水文连通性分析方法，包括：
8.对原始图像数据进行预处理，得到待分析区域的数字高程数据、土地利用数据和归一化植被指数数据；
9.基于所述归一化植被指数数据计算出待分析区域中各栅格的水流运动阻抗；
10.基于所述数字高程数据计算出各栅格所对应的坡度因子、径流流向、汇流累积量以及水流出口到每个栅格的下坡距离；
11.基于所述土地利用数据确定出各栅格所对应的分类参数值，所述分类参数值用于表征栅格所对应区域的地域类型；
12.基于水流出口到每个栅格的下坡距离、各栅格的水流运动阻抗以及各栅格所对应的坡度因子，计算出各栅格中水沿径流达到水流出口的第一可能性参数；
13.基于各栅格所对应的分类参数值、各栅格所对应的汇流累积量、各栅格的水流运动阻抗、各栅格所对应的坡度因子、各栅格所对应的上游栅格累计量以及栅格面积，计算出各栅格中水沿径流向下游流动的第二可能性参数；
14.基于各栅格中水沿径流达到水流出口的第一可能性参数和各栅格中水沿径流向下游流动的第二可能性参数，计算出各栅格所对应的水文连通性指数，所述水文连通性指数表征水流达到水流出口的可能性。
15.在一个可能的设计中，所述基于所述归一化植被指数数据计算出待分析区域中各
栅格的水流运动阻抗，包括：
16.基于所述归一化植被指数数据中各栅格所对应的归一化植被指数，计算出各栅格所对应的植被覆盖度；
17.各栅格所对应的植被覆盖度为其中fvci表示第i个栅格所对应的植被覆盖度，ndvii表示第i个栅格所对应的归一化植被指数，ndvi
min
表示所有栅格所对应的归一化植被指数按照升序排列后，位于前5％的所有归一化植被指数中最大的一个归一化植被指数，ndvi
max
表示所有栅格所对应的归一化植被指数按照升序排列后，位于前95％的所有归一化植被指数中最大的一个归一化植被指数；
18.基于各栅格所对应的植被覆盖度，计算出各栅格所对应的水流运动阻抗；
19.栅格所对应的水流运动阻抗为其中ci表示第i个栅格所对应的水流运动阻抗。
20.在一个可能的设计中，所述基于所述数字高程数据计算出各栅格所对应的坡度因子、汇流累积量以及水流出口到每个栅格的下坡距离，包括：
21.基于所述数字高程数据计算出各栅格的坡度百分比；
22.基于各栅格的坡度百分比计算出各栅格所对应的坡度因子；
23.栅格所对应的坡度因子为其中slopei表示第i个栅格的坡度百分比，si表示第i个栅格所对应的坡度因子；
24.基于所述数字高程数据，通过流量分析工具统计出各栅格所对应的初始汇流累积量；
25.对各栅格所对应的初始汇流累积量进行加1操作，得到各栅格所对应的汇流累积量；
26.基于所述数字高程数据，通过水流长度分析工具统计出各栅格所对应的下坡距离。
27.在一个可能的设计中，所述基于所述土地利用数据确定出各栅格所对应的分类参数值，包括：
28.基于所述土地利用数据将所在区域用地为建筑用地或水域的网格所对应的分类参数值赋值为0，其余网格所对应的分类参数值赋值1。
29.在一个可能的设计中，栅格中水沿径流达到水流出口的第一可能性参数为其中d
idn
表示第i个栅格水沿径流达到水流出口的第一可能性参数，di表示i个栅格所对应的下坡距离，wi表示第i个栅格的水流运动阻抗，si表示第i个栅格所对应的坡度因子。
30.在一个可能的设计中，所述基于各栅格所对应的分类参数值、各栅格所对应的汇流累积量、各栅格的水流运动阻抗、各栅格所对应的坡度因子、各栅格所对应的上游栅格累计量以及栅格面积，计算出各栅格中水沿径流向下游流动的第二可能性参数，包括：
31.按照如下公式计算出各栅格中水沿径流向下游流动的第二可能性参数；
32.d
iup
＝(acccxi+ci)
÷
accfinali×
(accsxi+si)
÷
accfinali×
sqrt(accfinali×
s)，其中
33.accsxi＝reclassi×
si×
flowacci，acccxi＝reclassi×ci
×
flowacci，si表示第i个栅格所对应的坡度因子，ci表示第i个栅格的水流运动阻抗，reclassi表示第i个栅格所对应的分类参数值，flowacci表示第i个栅格所对应的汇流累积量，accfinali表示第i个栅格的上游栅格累积数量，sqrt()表示开平方，s表示栅格面积，d
iup
表示第i个栅格中水沿径流向下游流动的第二可能性参数。
34.在一个可能的设计中，栅格所对应的水文连通性指数为：
35.其中ici表示第i个栅格所对应的水文连通性指数，d
iup
表示第i个栅格所对应的第二可能性参数，d
idn
表示第i个栅格所对应的第一可能性参数。
36.第二方面，本发明提供了一种水文连通性分析装置，包括：
37.预处理单元，用于对原始图像数据进行预处理，得到待分析区域的数字高程数据、土地利用数据和归一化植被指数数据；
38.第一计算单元，用于基于所述归一化植被指数数据计算出待分析区域中各栅格的水流运动阻抗；
39.第二计算单元，用于基于所述数字高程数据计算出各栅格所对应的坡度因子、径流流向、汇流累积量以及水流出口到每个栅格的下坡距离；
40.确定单元，用于基于所述土地利用数据确定出各栅格所对应的分类参数值，所述分类参数值用于表征栅格所对应区域的地域类型；
41.第三计算单元，用于基于水流出口到每个栅格的下坡距离、各栅格的水流运动阻抗以及各栅格所对应的坡度因子，计算出各栅格中水沿径流达到水流出口的第一可能性参数；
42.第四计算单元，用于基于各栅格所对应的分类参数值、各栅格所对应的汇流累积量、各栅格的水流运动阻抗、各栅格所对应的坡度因子、各栅格所对应的上游栅格累计量以及栅格面积，计算出各栅格中水沿径流向下游流动的第二可能性参数；
43.第五计算单元，用于基于各栅格中水沿径流达到水流出口的第一可能性参数和各栅格中水沿径流向下游流动的第二可能性参数，计算出各栅格所对应的水文连通性指数，
所述水文连通性指数表征水流达到水流出口的可能性。
44.第三方面，本发明提供了一种水文连通性分析装置，包括依次通信相连的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如上述第一方面所述的水文连通性分析方法。
45.第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行第一方面所述的水文连通性分析方法。
46.第五方面，本发明提供了一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行如第一方面所述的水文连通性分析方法。
47.有益效果：
48.本发明提供的水文连通性分析方案，通过对原始图像数据进行预处理，得到待分析区域的数字高程数据、土地利用数据和归一化植被指数数据；基于归一化植被指数数据计算出待分析区域中各栅格的水流运动阻抗；基于数字高程数据计算出各栅格所对应的坡度因子、径流流向、汇流累积量以及水流出口到每个栅格的下坡距离；基于土地利用数据确定出各栅格所对应的分类参数值；基于水流出口到每个栅格的下坡距离、各栅格的水流运动阻抗以及各栅格所对应的坡度因子，计算出各栅格中水沿径流达到水流出口的第一可能性参数；基于各栅格所对应的分类参数值、各栅格所对应的汇流累积量、各栅格的水流运动阻抗、各栅格所对应的坡度因子、各栅格所对应的上游栅格累计量以及栅格面积，计算出各栅格中水沿径流向下游流动的第二可能性参数；最后基于各栅格中水沿径流达到水流出口的第一可能性参数和各栅格中水沿径流向下游流动的第二可能性参数，计算出各栅格所对应的水文连通性指数。如此，通过对待分析区域的数字高程数据、土地利用数据和归一化植被指数数据进行常规的运算处理，即可计算出待分析区域中各栅格所对应的水文连通性指数，不需要进行海量数据的运算分析，从而可十分简便快捷的分析出待分析区域的水文连通性，降低水文连通性分析的耗时和分析成本，便于实际应用和推广。
附图说明
49.图1为本技术实施例提供的水文连通性分析方法的流程图；
50.图2为本技术实施例提供的待分析区域的数字高程数据的示意图；
51.图3为本技术实施例提供的待分析区域的土地利用数据的示意图；
52.图4为本技术实施例提供的待分析区域的归一化植被指数数据的示意图；
53.图5为本技术实施例提供的待分析区域的水流运动阻抗分布示意图；
54.图6为本技术实施例提供的待分析区域校正后的水流运动阻抗分布示意图；
55.图7为本技术实施例提供的待分析区域的坡度百分比的分布示意图；
56.图8为本技术实施例提供的待分析区域的坡度因子的分布示意图；
57.图9为本技术实施例提供的待分析区域的水流流向分布示意图；
58.图10为本技术实施例提供的待分析区域的初始汇流累积量的分布示意图；
59.图11为本技术实施例提供的待分析区域的汇流累积量的分布示意图；
60.图12为本技术实施例提供的待分析区域的下坡距离的分布示意图；
61.图13为本技术实施例提供的待分析区域的分类参数值的分布示意图；
62.图14为本技术实施例提供的待分析区域的第一可能性参数的分布示意图；
63.图15为本技术实施例提供的待分析区域的第二可能性参数的分布示意图；
64.图16为本技术实施例提供的待分析区域的水文连通性指数的分布示意图；
65.图17为本技术实施例提供的水文连通性分析装置的结构示意图；
66.图18为本技术实施例提供的另一水文连通性分析装置的结构示意图。
具体实施方式
67.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
68.实施例：
69.为了对区域的水文连通性进行分析，本技术实施例提供了一种水文连通性分析方法、装置及存储介质，该水文连通性分析方法、装置及存储介质可十分简便快捷的分析出待分析区域的水文连通性，降低水文连通性分析的耗时和分析成本。
70.本技术实施例提供的水文连通性分析方法可应用于服务器或个人电脑(personal computer，pc)。
71.下面将对本技术实施例提供的水文连通性分析方法进行详细说明。可以理解的，所述执行主体并不构成对本技术实施例的限定。
72.如图1所示，是本技术实施例第一方面提供的水文连通性分析方法的流程图，该水文连通性分析方法可以但不限于包括如下步骤s101-s107。
73.步骤s101.对原始图像数据进行预处理，得到待分析区域的数字高程数据、土地利用数据和归一化植被指数数据。
74.其中，原始图像数据包括有数字高程(digital elevation model，dem)数据、土地利用数据(反映土地利用系统及土地利用要素的状态、特征、动态变化、分布特点，以及人类对土地的开发利用、治理改造、管理保护和土地利用规划等数据资料)和归一化植被指数(normalized difference vegetation index，ndvi)数据。本技术可通过对原始实施例中，图像数据进行裁剪，得到待分析区域的数字高程数据、土地利用数据和归一化植被指数数据。
75.如图2所示是本技术实施例提供的待分析区域的数字高程数据的示意图，如图3所示是本技术实施例提供的待分析区域的土地利用数据的示意图，如图4所示是本技术实施例提供的待分析区域的归一化植被指数数据的示意图。
76.步骤s102.基于归一化植被指数数据计算出待分析区域中各栅格的水流运动阻抗。
77.其中，水流运动阻抗表征阻碍水体流运动的能力，水流运动阻抗越大表征阻碍水体流动的能力越强。本本期实施例中，可通过envi软件(the environment for visualizing images，是一个完整的遥感图像处理平台，应用汇集中的软件处理技术覆盖了图像数据的输入/输出、图像定标、图像增强、纠正、正射校正、镶嵌、数据融合以及各种变换、信息提取、图像分类、基于知识的决策树分类、与gis的整合、dem及地形信息提取、雷达
数据处理、三维立体显示分析)的band math工具来计算待分析区域中各栅格的水流运动阻抗。基于所述归一化植被指数数据计算出待分析区域中各栅格的水流运动阻抗可以包括如下步骤s1021-s1022。
78.步骤s1021.基于归一化植被指数数据中各栅格所对应的归一化植被指数，计算出各栅格所对应的植被覆盖度。
79.本技术实施例中，可将待分析区域划分成本大小相同的栅格，在计算定待分析区域中各栅格的水流运动阻抗时，可以先基于归一化植被指数数据中各栅格所对应的归一化植被指数，计算出各栅格所对应的植被覆盖度。
80.各栅格所对应的植被覆盖度为其中fvci表示第i个栅格所对应的植被覆盖度，ndvii表示第i个栅格所对应的归一化植被指数，ndvi
min
表示所有栅格所对应的归一化植被指数按照升序排列后，位于前5％的所有归一化植被指数中最大的一个归一化植被指数，ndvi
max
表示所有栅格所对应的归一化植被指数按照升序排列后，位于前95％的所有归一化植被指数中最大的一个归一化植被指数。
81.步骤s1022.基于各栅格所对应的植被覆盖度，计算出各栅格所对应的水流运动阻抗。
82.本技术实施例中，栅格所对应的水流运动阻抗可以表示为其中ci表示第i个栅格所对应的水流运动阻抗。如图5所示，是基于归一化植被指数数据计算出待分析区域(中各栅格)的水流运动阻抗分布示意图。
83.在一个或多个实施例中，为了避免在后续计算过程中出现零或无穷大的情况，可以对各栅格所对应的水流运动阻抗进行校正，以使栅格所对应的水流运动阻抗不会出现为0的情形，即将为0的水流运动阻抗设置为0.001。如图6所示，是待分析区域校正后的水流运动阻抗分布示意图。为便于说明，后续实施例中所述的栅格所对应的水流运动阻抗均是指校正后的水流运动阻抗。
84.步骤s103.基于数字高程数据计算出各栅格所对应的坡度因子、径流流向、汇流累积量以及水流出口到每个栅格的下坡距离。
85.具体的，步骤s103可以包如下步骤s1031-s1035。
86.步骤s1031.基于数字高程数据计算出各栅格的坡度百分比。
87.本技术实施例中，可以通过坡度分析工具如arcgis(一个地理信息系统构建和应用平台)中的spatial analyst工具计算待分析区域的坡度，并将坡度单位设置为百分比，得到待分析区域中各栅格的坡度百分比。如图7所示，是待分析区域的坡度百分比的分布示意图。
88.步骤s1032.基于各栅格的坡度百分比计算出各栅格所对应的坡度因子。
89.栅格所对应的坡度因子可表示为其中slopei表示第i个栅格的坡度百分比，si表示第i个栅格所对应的坡度因子。如图8所示，是待分析区域的坡度因子的分布示意图。
90.步骤s1033.基于数字高程数据，通过流量分析工具统计出各栅格所对应的初始汇流累积量。
91.本技术实施例中，可通过spatial analyst中的流量分析工具，统计出各栅格所对应的初始汇流累积量。具体的，可以先通过spatial analyst中的流向分析工具统计出各栅格所对应的水流流向，以便根据各栅格所对应的水流方向确定出径流方向。然后根据径流方向栅格数据，通过spatial analyst中的流量分析工具计算出各栅格所对应的初始汇流累积量。如图9所述，是待分析区域的水流流向分布示意图，图中1表示正东方向，2表示东南方向，4表示正南方向，8表示西南方向，16表示正西方向，32表示西北方向，64表示正北方向，128表示东北方向。如图10所述，是待分析区域的初始汇流累积量的分布示意图。
92.步骤s1034.对各栅格所对应的初始汇流累积量进行加1操作，得到各栅格所对应的汇流累积量。
93.为避免在后续计算过程中出现零和无穷大的情况，本技术实施例中可对各栅格所对应的初始汇流累积量进行加1操作，得到各栅格所对应的汇流累积量。如图11所述，是待分析区域的汇流累积量的分布示意图。
94.步骤s1035.基于数字高程数据，通过水流长度分析工具统计出各栅格所对应的下坡距离。
95.本技术实施例中，可通过spatial analyst中的水流长度分析工具统计出水流出口到每个栅格的下坡距离。如图12所示，是待分析区域的下坡距离的分布示意图。
96.步骤s104.基于土地利用数据确定出各栅格所对应的分类参数值，分类参数值用于表征栅格所对应区域的地域类型。
97.本技术实施例中，可基于土地利用数据将所在区域用地为建筑用地或水域的网格所对应的分类参数值赋值为0，其余网格所对应的分类参数值赋值1。如图13所示，是待分析区域的分类参数值的分布示意图。
98.步骤s105.基于水流出口到每个栅格的下坡距离、各栅格的水流运动阻抗以及各栅格所对应的坡度因子，计算出各栅格中水沿径流达到水流出口的第一可能性参数。
99.其中，栅格中水沿径流达到水流出口的第一可能性参数可表示为其中d
idn
表示第i个栅格水沿径流达到水流出口的第一可能性参数，di表示i个栅格所对应的下坡距离，wi表示第i个栅格的水流运动阻抗，si表示第i个栅格所对应的坡度因子。如图14所示，是待分析区域的第一可能性参数的分布示意图。
100.步骤s106.基于各栅格所对应的分类参数值、各栅格所对应的汇流累积量、各栅格的水流运动阻抗、各栅格所对应的坡度因子、各栅格所对应的上游栅格累计量以及栅格面
积，计算出各栅格中水沿径流向下游流动的第二可能性参数。
101.本技术实施例中，可按照如下公式计算出各栅格中水沿径流向下游流动的第二可能性参数：
102.d
iup
＝(acccxi+ci)
÷
accfinali×
(accsxi+si)
÷
accfinali×
sqrt(accfinali×
s)，其中
103.accsxi＝reclassi×
si×
flowacci，acccxi＝reclassi×ci
×
flowacci，si表示第i个栅格所对应的坡度因子，ci表示第i个栅格的水流运动阻抗，reclassi表示第i个栅格所对应的分类参数值，flowacci表示第i个栅格所对应的汇流累积量，accfinali表示第i个栅格的上游栅格累积数量，sqrt()表示开平方，s表示栅格面积，d
iup
表示第i个栅格中水沿径流向下游流动的第二可能性参数。其中，栅格的上游栅格累积数量可通过spatial analyst中的栅格计算器工具统计得到。如图15所示，是待分析区域的第二可能性参数的分布示意图。
104.步骤s107.基于各栅格中水沿径流达到水流出口的第一可能性参数和各栅格中水沿径流向下游流动的第二可能性参数，计算出各栅格所对应的水文连通性指数。
105.其中，所述水文连通性指数表征水流达到水流出口的可能性。栅格所对应的水文连通性指数为：其中ici表示第i个栅格所对应的水文连通性指数，d
iup
表示第i个栅格所对应的第二可能性参数，d
idn
表示第i个栅格所对应的第一可能性参数。如图16所示，是待分析区域的水文连通性指数的分布示意图。
106.综上，本技术实施例提供的水文连通性分析方法，通过对原始图像数据进行预处理，得到待分析区域的数字高程数据、土地利用数据和归一化植被指数数据；基于归一化植被指数数据计算出待分析区域中各栅格的水流运动阻抗；基于数字高程数据计算出各栅格所对应的坡度因子、径流流向、汇流累积量以及水流出口到每个栅格的下坡距离；基于土地利用数据确定出各栅格所对应的分类参数值；基于水流出口到每个栅格的下坡距离、各栅格的水流运动阻抗以及各栅格所对应的坡度因子，计算出各栅格中水沿径流达到水流出口的第一可能性参数；基于各栅格所对应的分类参数值、各栅格所对应的汇流累积量、各栅格的水流运动阻抗、各栅格所对应的坡度因子、各栅格所对应的上游栅格累计量以及栅格面积，计算出各栅格中水沿径流向下游流动的第二可能性参数；最后基于各栅格中水沿径流达到水流出口的第一可能性参数和各栅格中水沿径流向下游流动的第二可能性参数，计算出各栅格所对应的水文连通性指数。如此，通过对待分析区域的数字高程数据、土地利用数据和归一化植被指数数据进行常规的运算处理，即可计算出待分析区域中各栅格所对应的水文连通性指数，不需要进行海量数据的运算分析，从而可十分简便快捷的分析出待分析区域的水文连通性，降低水文连通性分析的耗时和分析成本，便于实际应用和推广。
107.请参阅图17，本技术实施例第二方面提供了一种水文连通性分析装置，该水文连通性分析装置包括：
108.预处理单元，用于对原始图像数据进行预处理，得到待分析区域的数字高程数据、土地利用数据和归一化植被指数数据；
109.第一计算单元，用于基于所述归一化植被指数数据计算出待分析区域中各栅格的水流运动阻抗；
110.第二计算单元，用于基于所述数字高程数据计算出各栅格所对应的坡度因子、径
流流向、汇流累积量以及水流出口到每个栅格的下坡距离；
111.确定单元，用于基于所述土地利用数据确定出各栅格所对应的分类参数值，所述分类参数值用于表征栅格所对应区域的地域类型；
112.第三计算单元，用于基于水流出口到每个栅格的下坡距离、各栅格的水流运动阻抗以及各栅格所对应的坡度因子，计算出各栅格中水沿径流达到水流出口的第一可能性参数；
113.第四计算单元，用于基于各栅格所对应的分类参数值、各栅格所对应的汇流累积量、各栅格的水流运动阻抗、各栅格所对应的坡度因子、各栅格所对应的上游栅格累计量以及栅格面积，计算出各栅格中水沿径流向下游流动的第二可能性参数；
114.第五计算单元，用于基于各栅格中水沿径流达到水流出口的第一可能性参数和各栅格中水沿径流向下游流动的第二可能性参数，计算出各栅格所对应的水文连通性指数，所述水文连通性指数表征水流达到水流出口的可能性。
115.本实施例第二方面提供的装置的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见实施例第一方面，于此不再赘述。
116.如图18所示，本技术实施例第三方面提供了另一种水文连通性分析装置，包括依次通信相连的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如实施例第一方面所述的水文连通性分析方法。
117.具体举例的，所述存储器可以但不限于包括随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、闪存(flash memory)、先进先出存储器(fifo)和/或先进后出存储器(filo)等等；所述处理器可以不限于采用型号为stm32f105系列的微处理器、arm(advanced risc machines)、x86等架构处理器或集成npu(neural-network processing units)的处理器；所述收发器可以但不限于为wifi(无线保真)无线收发器、蓝牙无线收发器、通用分组无线服务技术(general packet radio service，gprs)无线收发器、紫蜂协议(基于ieee802.15.4标准的低功耗局域网协议，zigbee)无线收发器、3g收发器、4g收发器和/或5g收发器等。
118.本实施例第四方面提供了一种存储包含有实施例第一方面所述的水文连通性分析方法的指令的计算机可读存储介质，即所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如第一方面所述的水文连通性分析方法。其中，所述计算机可读存储介质是指存储数据的载体，可以但不限于包括软盘、光盘、硬盘、闪存、优盘和/或记忆棒(memory stick)等，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。
119.本实施例第五方面提供了一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行如实施例第一方面所述的水文连通性分析方法，其中，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。
120.应当理解，在下面的描述中提供了特定的细节,以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实例中，可以不以不必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清。
121.最后应说明的是：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的保护范围。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：
1.一种水文连通性分析方法，其特征在于，包括：对原始图像数据进行预处理，得到待分析区域的数字高程数据、土地利用数据和归一化植被指数数据；基于所述归一化植被指数数据计算出待分析区域中各栅格的水流运动阻抗；基于所述数字高程数据计算出各栅格所对应的坡度因子、径流流向、汇流累积量以及水流出口到每个栅格的下坡距离；基于所述土地利用数据确定出各栅格所对应的分类参数值，所述分类参数值用于表征栅格所对应区域的地域类型；基于水流出口到每个栅格的下坡距离、各栅格的水流运动阻抗以及各栅格所对应的坡度因子，计算出各栅格中水沿径流达到水流出口的第一可能性参数；基于各栅格所对应的分类参数值、各栅格所对应的汇流累积量、各栅格的水流运动阻抗、各栅格所对应的坡度因子、各栅格所对应的上游栅格累计量以及栅格面积，计算出各栅格中水沿径流向下游流动的第二可能性参数；基于各栅格中水沿径流达到水流出口的第一可能性参数和各栅格中水沿径流向下游流动的第二可能性参数，计算出各栅格所对应的水文连通性指数，所述水文连通性指数表征水流达到水流出口的可能性。2.根据权利要求1所述的水文连通性分析方法，其特征在于，所述基于所述归一化植被指数数据计算出待分析区域中各栅格的水流运动阻抗，包括：基于所述归一化植被指数数据中各栅格所对应的归一化植被指数，计算出各栅格所对应的植被覆盖度；各栅格所对应的植被覆盖度为其中fvc
i
表示第i个栅格所对应的植被覆盖度，ndvi
i
表示第i个栅格所对应的归一化植被指数，ndvi
min
表示所有栅格所对应的归一化植被指数按照升序排列后，位于前5％的所有归一化植被指数中最大的一个归一化植被指数，ndvi
max
表示所有栅格所对应的归一化植被指数按照升序排列后，位于前95％的所有归一化植被指数中最大的一个归一化植被指数；基于各栅格所对应的植被覆盖度，计算出各栅格所对应的水流运动阻抗；栅格所对应的水流运动阻抗为其中ci表示第i个栅格所对应的水流运动阻抗。3.根据权利要求1所述的水文连通性分析方法，其特征在于，所述基于所述数字高程数据计算出各栅格所对应的坡度因子、汇流累积量以及水流出口到每个栅格的下坡距离，包括：
基于所述数字高程数据计算出各栅格的坡度百分比；基于各栅格的坡度百分比计算出各栅格所对应的坡度因子；栅格所对应的坡度因子为其中slope
i
表示第i个栅格的坡度百分比，s
i
表示第i个栅格所对应的坡度因子；基于所述数字高程数据，通过流量分析工具统计出各栅格所对应的初始汇流累积量；对各栅格所对应的初始汇流累积量进行加1操作，得到各栅格所对应的汇流累积量；基于所述数字高程数据，通过水流长度分析工具统计出各栅格所对应的下坡距离。4.根据权利要求1所述的水文连通性分析方法，其特征在于，所述基于所述土地利用数据确定出各栅格所对应的分类参数值，包括：基于所述土地利用数据将所在区域用地为建筑用地或水域的网格所对应的分类参数值赋值为0，其余网格所对应的分类参数值赋值1。5.根据权利要求1所述的水文连通性分析方法，其特征在于，栅格中水沿径流达到水流出口的第一可能性参数为其中d
idn
表示第i个栅格水沿径流达到水流出口的第一可能性参数，d
i
表示i个栅格所对应的下坡距离，w
i
表示第i个栅格的水流运动阻抗，s
i
表示第i个栅格所对应的坡度因子。6.根据权利要求1所述的水文连通性分析方法，其特征在于，所述基于各栅格所对应的分类参数值、各栅格所对应的汇流累积量、各栅格的水流运动阻抗、各栅格所对应的坡度因子、各栅格所对应的上游栅格累计量以及栅格面积，计算出各栅格中水沿径流向下游流动的第二可能性参数，包括：按照如下公式计算出各栅格中水沿径流向下游流动的第二可能性参数；d
iup
＝(acccx
i
+c
i
)
÷
accfinal
i
×
(accsx
i
+s
i
)
÷
accfinal
i
×
sqrt(accfinal
i
×
s)，其中accsx
i
＝reclass
i
×
s
i
×
flowacc
i
，acccx
i
＝reclass
i
×
c
i
×
flowacc
i
，s
i
表示第i个栅格所对应的坡度因子，c
i
表示第i个栅格的水流运动阻抗，reclass
i
表示第i个栅格所对应的分类参数值，flowacc
i
表示第i个栅格所对应的汇流累积量，accfinal
i
表示第i个栅格的上游栅格累积数量，sqrt()表示开平方，s表示栅格面积，d
iup
表示第i个栅格中水沿径流向下游流动的第二可能性参数。7.根据权利要求1所述的水文连通性分析方法，其特征在于，栅格所对应的水文连通性指数为：其中ic
i
表示第i个栅格所对应的水文连通性指数，d
iup
表示第i个栅格所对应的第二可能性参数，d
idn
表示第i个栅格所对应的第一可能性参数。8.一种水文连通性分析装置，其特征在于，包括：预处理单元，用于对原始图像数据进行预处理，得到待分析区域的数字高程数据、土地利用数据和归一化植被指数数据；
第一计算单元，用于基于所述归一化植被指数数据计算出待分析区域中各栅格的水流运动阻抗；第二计算单元，用于基于所述数字高程数据计算出各栅格所对应的坡度因子、径流流向、汇流累积量以及水流出口到每个栅格的下坡距离；确定单元，用于基于所述土地利用数据确定出各栅格所对应的分类参数值，所述分类参数值用于表征栅格所对应区域的地域类型；第三计算单元，用于基于水流出口到每个栅格的下坡距离、各栅格的水流运动阻抗以及各栅格所对应的坡度因子，计算出各栅格中水沿径流达到水流出口的第一可能性参数；第四计算单元，用于基于各栅格所对应的分类参数值、各栅格所对应的汇流累积量、各栅格的水流运动阻抗、各栅格所对应的坡度因子、各栅格所对应的上游栅格累计量以及栅格面积，计算出各栅格中水沿径流向下游流动的第二可能性参数；第五计算单元，用于基于各栅格中水沿径流达到水流出口的第一可能性参数和各栅格中水沿径流向下游流动的第二可能性参数，计算出各栅格所对应的水文连通性指数，所述水文连通性指数表征水流达到水流出口的可能性。9.一种水文连通性分析装置，其特征在于，包括依次通信相连的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如权利要求1～7任意一项所述的水文连通性分析方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如权利要求1～7任意一项所述的水文连通性分析方法。

技术总结
本发明公开一种水文连通性分析方法、装置及存储介质，涉及水文连通性分析技术领域。方法包括基于归一化植被指数数据计算各栅格的水流运动阻抗；基于数字高程数据计算各栅格对应的坡度因子、径流流向、汇流累积量及下坡距离；基于土地利用数据确定各栅格对应的分类参数值；基于各栅格的下坡距离、水流运动阻抗及坡度因子，计算各栅格对应的第一可能性参数；基于各栅格对应的分类参数值、汇流累积量、水流运动阻抗、坡度因子、上游栅格累计量以及栅格面积，计算出各栅格对应的第二可能性参数；基于各栅格对应的第一可能性参数和第二可能性参数，计算出各栅格对应的水文连通性指数。本发明公开的方法、装置及存储介质可方便对区域进行水文连通性。域进行水文连通性。域进行水文连通性。


技术研发人员：黄光灵 秦湛博 徐勤学 周杨篪 郑金德
受保护的技术使用者：桂林理工大学
技术研发日：2023.04.06
技术公布日：2023/8/9