1.一种基于几何向量的河流地形动力模拟方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:获取目标河流地形样区的栅格DEM数据;
S2:根据DEM计算样区的流向和坡度;
S3:根据每个像元流向值计算在反极坐标系下的流向向量;
S4:将每个像元的流向向量从反极坐标系中转换到普通极坐标系;
S5:将每个像元的流向向量从普通极坐标系中转换到平面直角坐标系;
S6:参照流量算法,在平面直角坐标系中根据流向向量计算每个像元的动力通量;
S7:根据动力通量和坡度计算得到河流动力指数。
2.根据权利要求1所述的一种基于几何向量的河流地形动力模拟方法,其特征在于,所述步骤S2中通过二阶差分法计算坡度,通过D8算法计算流向。
3.根据权利要求1所述的一种基于几何向量的河流地形动力模拟方法,其特征在于,所述步骤S3中反极坐标系以正东为起始方向,按顺时针方向旋转;坐标系以极径和极角的形式表达,极角视为像元的流向值,对应相邻的八个流出方向;极径则默认为1。
4.根据权利要求3所述的一种基于几何向量的河流地形动力模拟方法,其特征在于,所述步骤S3中极角的计算公式为:θ=log2m*45 (1)其中,m为流向编码值,θ为流向向量的极角;
在反极坐标系下的流向向量的表达如下:
其中,r为流向向量的极径,θ为流向向量的极角。
5.根据权利要求1所述的一种基于几何向量的河流地形动力模拟方法,其特征在于,所述步骤S4中通过式(3)将流向向量从反极坐标系中转换到普通极坐标系;
θ1=360‑θ (3)
其中,θ1是极坐标系中的极角,θ是反极坐标系中的极角。
6.根据权利要求1所述的一种基于几何向量的河流地形动力模拟方法,其特征在于,所述步骤S5中通过式(4)和(5)将流向向量从普通极坐标系中转换到平面直角坐标系;
其中,r是流向向量的极径,θ是流向向量的极角;
其中,x和y分别为流向向量的横、纵坐标。
7.根据权利要求1所述的一种基于几何向量的河流地形动力模拟方法,其特征在于,所述步骤S6中通过参照流量计算算法,将流向向量代替原有的动力通量标量数值,根据向量计算法则,计算像元的动力通量向量,求向量的模长作为像元的动力通量值,然后把动力通量值向量化为流向向量,参与到后续像元的动力通量计算。
8.根据权利要求7所述的一种基于几何向量的河流地形动力模拟方法,其特征在于,所述向量计算法则包括:对于向量
对于实数λ,向量
对于向量 向量 为其同方向上的单位向量, 的模长为
9.根据权利要求1所述的一种基于几何向量的河流地形动力模拟方法,其特征在于,所述步骤S7中河流动力指数的计算公式如下:SPI=PF·tanβ (6)
其中,SPI是河流动力指数,PF是动力通量值,β是坡度值。