基于标准模版库数字水系特征提取的研究

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1、摘要基于数字高程模型DEM(DigitalElevationModels)提取水系信息，是研究分布式水文模型的基础。而DEM数据源多种多样，本文分析了目前流行的90m分辨率的SRTMDEM数据的特点，基于RiverTools和ArcGISHydroTools验证了SRTM的DEM数据在水文学中的应用，SRTM数据比GTOPO数据分辨率高、精度好，有着广阔的应用前景。本文回顾了数字水系提取算法的研究进展，对比了各种DEM预处理方法，并比较了各种算法的复杂度，选取了一种快速填洼算法应用于系统开发中，该填洼算法定义了溢出高程的概念，并在最小代价搜索算法中结合数据结构中的优先队列逐步

2、算出每一个栅格的溢出高程，最后得到的高程就是填洼处理后的高程数据。通过对不同分辨率的DEM的处理，发现该算法程序简单，在填洼效率上取得了极好的效果。而结合“tree．hit”库以建树的方式完成系统开发，程序简单紧凑。最后本系统基于SRTMDEM数据和30s分辨率的DEM数据在多个流域进行了验证，生成的水系与实际水系吻合较好。采用面向对象的思想对系统进行分析设计，利用c++语言并基于标准模版库(STL)开发，编译环境为vc++，NET2003。STL是标准库中容器和算法这一部分的统称，其目的是将不同的算法和数据结构相结合，并获取最佳效率，其最重要的语言新特性是采用了命名空间技术

3、。基于STL开发的系统程序简单紧凑，易于理解。而以建树数据结构的方法完成系统开发，不仅利于确定流域分水线，方便DEM栅格的流向计算，而且可以实现任意指定控制点或出口点的流域范围。所开发的系统基本不受地形影响，对平坦地区和复杂山区中的水系都能适用。关键词：数字高程模型，填洼算法，STL，河网，优先队列，数据结构AbstractExeaodonofdigitaldrainagenetworkfromDEM(DigitalElevationModels)isthebaseofdistributionhydrologicalmodel．Thesonrc．zofDEMarevariou

4、s，ThispaperdiscussestheprevalentDEMdatasouree-SRTMDEM’scharacteristicandappliesSRTMdatatohydrologyscienceusingRiverToolsandArcGISHydroToolssoftwarewiththeaimoftestifyingthevalidityofSRTMdatainhydrology．SRTMDEMhasahigherresolution,precisionandavailableinbroadscopethanGTOPODEMdata，Thispaperre

5、viewedthealgorithmofextractingwatershednetwork．Comparingthemainpre-methodtofillsinksofDEMandeachalgorithm’stimecomplexity．Anewmethodisusedtodevelopasystem．Thealgorithmisbasedonanovelconceptofspillelevationandintegratingthepriorityqueuedatastructureintotheleast-costsearchalgorithmprogressive

6、lytodeterminethespillelevationofeverygrid．ThefinalDEMdataaftersuchaprocessingprocedurealetheelevationdatawithoutdepressions．ItisnotonlysimpletoundersmndbutalsofasterthantheotheralgorithminprocessingthedifferentsizesandresolutionsofDEMs．Withthesupponofthelibrary‘'tree．hh'’，theprogramissimple

7、andcompact，Finally,thesoftwareistestifiedwithSRTMDEMdataandotherDEMswith30sresolutioninseveraldrainagearea．TherivernetworkgeneratedfromthesoRwareisaccordwithactualriver．Thesystemwasanalyzedanddesignedwithobjectorientedanalysisanddesignmethod．Thelanguageu