大规模高精度数字河网提取与统一编码

技术简介

该技术基于真实尺度河网的流域数字化理念，采用能反映地貌特征的坡面—沟道（或河道）结构作为流域最小宏观单元的基本原则，研发大规模高精度数字河网提取与统一编码技术。该技术使用时间复杂度为O(N*Log(N))的最小代价路径搜索算法实现河网高效提取，提出避免填洼预处理的流向判断与障碍穿越算法提高河网精度，研发基于地貌参数变点检测的沟头逐一识别算法保证河网单元的合理尺度，开发已知河流无缝融合技术，并实现基于河流级别的分级矢量化与地形参数统计。综合构建一套由DEM等数据提取数字河网的高效高精度算法，形成完全自主可控的核心软件——清华大学DEMRiver。该技术遵循通用性、唯一性等基本原则实现全球河网编码技术，为每个河段赋予三段式的全球唯一编码，即全球流域编码、多叉树子流域编码、二叉树河段编码，使每个流域基本实体单元拥有一个全局标识，供对象检索和关系判断使用。全球河网编码采用MA.1002标识体系发布，并提供数据检索接口。 该技术可解决大规模高精度数字河网提取与编码难题，实现对百亿级栅格点的大规模河网高效提取与统一编码管理。

主要性能指标

1.提取速度快：河网提取全程算法复杂度为O(N*Log(N))，在30米DEM分辨率下可一次性提取全球任意流域； 2.取精度高：基于沟头发育机理与地貌统计规律的沟头自动识别，大幅提升河网基本单元的准确性； 3.全球统一编码：采用全球、流域及河段三段不同层次的编码规则实现对全球任意河段的唯一编码； 4.管理与显示效率高：设计了数字河网的分层结构及矢量金字塔模型，实现全球河网10亿条河段TB级别数据在线实时动态浏览，并基于MA.100标识体系实现了数据服务。

推广情况

该技术已在精细化河湖管理、智慧水利模型开发等领域应用，数据精度不断提升，含有统一编码及解析接口的高精度高分辨率数字河网数据在构建数字底座和统一服务接口方面将发挥关键作用。

持有单位：清华大学

通讯地址：北京市海淀区清华大学水利系

联系人：魏加华

联系电话：13911079485