一种水系空间图谱的构建方法、装置及介质与流程

本发明涉及水利信息化，并且更具体地，涉及一种水系空间图谱的构建方法、装置及介质。

背景技术：

1、现有水系空间图谱构建技术主要依赖dem填洼、水流方向计算、集水面积阈值分割、水系分级与流域提取等环节，但在各环节均存在明显缺陷：填洼处理无法区分数据误差形成的伪洼地与天然湖泊、湿地等真实水文洼地，对所有凹陷采用全局固定微小抬升量导致山区、平原地貌适配性差，且仅依托高程单一数据、缺乏河道堤防及闸坝等水利工程约束，易造成水系形态失真与人工-自然水系衔接错位；多流向算法（mfd）的流量分配仅基于下坡坡度、忽略了水流运动惯性，无法模拟自然界水体因动量守恒难以急转弯的物理规律，导致汇流结果与坡面实际汇水过程存在偏差；集水面积阈值确定多基于河网密度等单一统计指标或依赖人工目视试错，缺乏对河网二维空间分布信息的利用，主观性强且难以保证提取河网与实际水系的最佳匹配；水系分级中shreve法将所有源头河流等同对待而忽略其在汇流累积量、比降、流域面积和河流长度上的客观差异，gravelius法则要求干支流关系预先明确但缺乏定量化判定标准；流域提取中水文站等实测出水口坐标与dem格网位置存在偏移，简单吸附定位缺乏河网约束与高程协同优化，易导致流域边界失真。上述缺陷叠加使得现有方法生成的水系空间图谱在保真度、精度、客观性和工程适用性方面均难以满足智慧水利与数字流域分析的精细化需求。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种水系空间图谱的构建方法、装置及介质。

2、根据本发明的一个方面，提供了一种水系空间图谱的构建方法，包括：

3、采用填洼分析方法对水系空间图谱高精度dem数据进行预处理，得到最终修正dem；

4、基于最终修正dem，计算水系的总流量分配比例；

5、基于总流量分配比例确定集水面积阈值；

6、基于集水面积阈值进行水系分级，得到水系分级结果；

7、基于最终修正dem以及总流量分配比例进行流域提取与分级，生成流域矢量边界数据，得到完整的水系空间图谱。

8、根据本发明的另一个方面，提供了一种水系空间图谱的构建装置，包括：

9、预处理模块，用于采用填洼分析方法对水系空间图谱高精度dem数据进行预处理，得到最终修正dem；

10、计算模块，用于基于最终修正dem，计算水系的总流量分配比例；

11、确定模块，用于基于总流量分配比例确定集水面积阈值；

12、分级模块，用于基于集水面积阈值进行水系分级，得到水系分级结果；

13、生成模块，用于基于最终修正dem以及总流量分配比例进行流域提取与分级，生成流域矢量边界数据，得到完整的水系空间图谱。

14、根据本发明的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行本发明上述任一方面所述的方法。

15、根据本发明的又一个方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现本发明上述任一方面所述的方法。

16、从而，本发明针对现有dem填洼技术无法区分伪洼地与真实水文洼地、固定抬升量地貌适配性差、缺少水利工程约束导致水系形态失真的问题，以及多流向算法忽略水流惯性导致流量分配偏差、集水面积阈值确定依赖单一指标主观性强、水系分级缺乏干支流客观判定标准、流域提取中水文站坐标偏移缺乏河网高程协同优化等缺陷，提出了一种基于数字高程模型的水系空间图谱构建方法，其技术方案为：首先通过深度-面积双阈值判别机制区分伪洼地与天然真实洼地、坡度自适应公式动态计算抬升量、并结合ndwi水体指数、河道堤防矢量与水工构筑物数据三重外部约束实现dem高保真预处理；然后在传统坡度权重基础上增加水流惯性权重——合成上坡单元格动量确定当前水流方向、以下坡方向与水流方向夹角的余弦作为惯性权重（负值截断为0）——使流量分配同时受坡度和惯性双重因素控制；再通过线核密度将河网转化为二维密度分布场，以rmse、kge、mssim三个指标的几何加权平均值综合评价拟合效果，自动寻优确定集水面积阈值；接着以汇流累积量为基础、引入比降/流域面积/河流长度三参数修正源头河流深度，在交汇处依据深度大小客观判定干支流关系，进而执行gravelius分级；最后以水文站高程偏差平方和最小为目标函数、在河网约束下优化出水口定位，基于优化出水口完成流域划分与矢量边界生成。本发明通过五环节一体化串联架构，实现了伪洼地精准清除与天然水体完整留存、水流方向计算更符合自然汇流规律、阈值选取客观自动、干支流判定定量可复现、出水口定位受河网与高程双重约束，将水系空间图谱构建全流程的保真度、精度、自动化程度与工程实用性显著提升。

1.一种水系空间图谱的构建方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用填洼分析方法对水系空间图谱高精度dem数据进行预处理，得到最终修正dem，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述洼地最大深度为洼地内部最低格网高程与洼地溢出口高程的差值；所述洼地连片面积为该洼地包含的所有凹陷格网对应的实际地表面积；所述深度判别阈值为0.5～2.0m，所述面积判别阈值为50～200m²；

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述最终修正dem，计算水系的总流量分配比例，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一流量分配比例的计算表达式为：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述总流量分配比例确定集水面积阈值，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述集水面积阈值进行水系分级，得到水系分级结果，包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述最终修正dem以及所述总流量分配比例进行流域提取与分级，生成流域矢量边界数据，包括：

9.一种水系空间图谱的构建装置，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求1-8任一所述的方法。