【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及地貌學與城市規劃的，尤其涉及一種基于水沙互耦過程的生態空間地理單元識別方法與系統。
技術介紹
1、地理單元是地理因子在一定層次上的組合形成的地理結構單元。一個完整的生態空間地理單元的不同生態要素相互關聯、作用輸出一定的生態功能。
2、流水與泥沙的相互作用是塑造生態空間的主要動力。流水運動通過對泥沙的侵蝕、搬運、堆積改造地貌形態。而地形的坡降、邊界也影響著水系的彎曲度、分叉系數、寬深比等。水沙運動過程服從最小能量損失率定律，河道內流場發生變化，泥沙的搬運狀態發生變化。因此當由泥沙形成坡度、山邊等地形突變時，河道的彎曲度、寬深比、分叉等形態也隨之響應形成不同地理因子間相互聯系的地理單元。
3、現有的生態空間地理單元識別途徑主要以“雙評價”(資源環境承載體評價和國土空間開發適宜性評價)為主，從垂直生態過程視角，通過“千層餅”式疊加多元數據識別關鍵生態空間。此方法缺乏從水平生態過程角度識別不同生態要素間的水平空間關系與功能輸出，造成識別生態空間的生態要素之間不能有效關聯與輸出生態功能，從而導致在城市建設的過程中，無法有效提取出水平生態中的地理單元，進而無法準確有效的進行生態保護，致使生態修復成本增高。
技術實現思路
1、為了克服現有技術存在城市建設的過程中，無法有效提取出水平生態中的地理單元，進而無法準確有效的進行生態保護，致使生態修復成本增高的問題，本專利技術提出一種基于水沙互耦過程的生態空間地理單元識別方法與系統，能夠快速有效的自動提取出水平生態中
2、為實現本專利技術的目的，本專利技術采用如下技術方案實現：
3、一種基于水沙互耦過程的生態空間地理單元識別方法，所述方法包括以下步驟：
4、獲取山水形態特征圖像數據；
5、基于水沙互耦過程，提取山水形態特征圖像數據中的地形影響因子與水文響應因子；
6、根據地形影響因子與水文響應因子進行山水關聯地理單元識別，并根據識別結果進行城市建設的生態空間規劃。
7、在上述技術方案中，通過提取的地形影響因子與水文響應因子，能夠從數據上直觀的體現出水沙互耦過程中水從高處向低處流動，重力勢能轉化為動能并作功的過程，進而得到影響流域水系發育的重要因子，并構建地形影響因子與水文響應因子的關聯體系，從而快速有效的自動提取出水平生態中的地理單元，以提高生態保護的準確性，并有效降低生態修復成本。
8、進一步地，提取山水形態特征圖像數據中的地形影響因子的過程包括：
9、設置神經網絡模型信息山水形態特征圖像數據的數據變化特征，得到掌握山水形態特征圖像數據中地形數據變化的地形影響因子概化模型；
10、利用地形影響因子概化模型提取山水形態特征圖像數據中地形的等高線特征，并根據提取的等高線特征及地形特點，分區域提取山邊線特征；
11、利用地形影響因子概化模型提取山水形態特征圖像數據中地形的坡度特征，并根據提取的坡度特征，提取坡度變化特征；
12、將提取的山邊線特征與坡度變化特征進行結合，得到地形影響因子。
13、進一步地，提取山地地形的等高線特征，表達式為：
14、
15、code＝p3×8+p2×4+p1×2+p0×1；
16、提取山水形態特征圖像數據中地形的坡度特征，表達式為：
17、
18、根據提取的坡度特征，提取坡度變化特征，表達式為：
19、
20、其中，p0表示山水形態特征圖像數據左下角頂點，p1表示山水形態特征圖像數據右下角頂點，p2表示山水形態特征圖像數據右上角頂點，p3表示山水形態特征圖像數據左上角頂點，zi表示頂點高程值，zc表示等高線值，和分別表示高程在水平x、垂直y方向上的高程變化率。
21、在上述技術方案中，訓練得到的地形影響因子概化模型在提取山邊線特征與坡度變化特征的過程中，能夠根據山水形態特征圖像數據展現水沙運動過程，并將此過程進行數據化處理，以從數據中快捷有效的提取出山邊線特征與坡度變化特征，進而得到完整的地形影響因子，有效提高了數據處理的效率與準確性。
22、進一步地，提取山水形態特征圖像數據中的水文響應因子的過程包括：
23、設置神經網絡模型信息山水形態特征圖像數據的數據變化特征，得到掌握山水形態特征圖像數據中河流數據變化的水文響應因子概化模型；
24、利用水文響應因子概化模型提取山水形態特征圖像數據中的河道二值圖數據，并基于河道二值圖數據，采用形態學算法提取河流岸線特征、河流中心線特征及河流交匯點特征；
25、根據提取的河道二值圖數據，水文響應因子概化模型對河流進行分段處理，提取河流彎曲率突變點特征；
26、根據提取的河道二值圖數據，水文響應因子概化模型計算河流寬度，根據河流寬度提取河流寬度突變點特征；
27、基于河道二值圖數據，水文響應因子概化模型采用泛洪填充方法提取江心洲特征；
28、將提取的河流交匯點特征、河流彎曲率突變點特征、河流寬度突變點特征及江心洲特征結合，得到水文響應因子。
29、進一步地，采用形態學算法提取河流岸線特征、河流中心線特征及河流交匯點特征的過程包括：
30、對河流數據進行平滑降噪，并根據河道二值圖構建m×n的二值圖矩陣，計算河流岸線梯度值，表達式為：
31、
32、根據梯度值提取二值圖邊緣，遍歷二值圖矩陣所有的元素點，將所有梯度值大的點進行統計，得到河流岸線特征；
33、采用腐蝕算法對二值圖矩陣進行迭代腐蝕計算，提取河流中心線特征，表達式為：
34、if?a(xi,yj-1)+a(xi,yj+1)+a(xi-1,yi)+a(xi+1,yj)<4then?a(xi,yj)＝0；
35、根據河流岸線特征與河流中心線特征，采用形態學算法提取得到河流交匯點特征；
36、其中，f表示梯度值，x、y均表示二值圖矩陣中的元素點，a(xi,yj)表示二值圖矩陣元素。
37、進一步地，提取河流彎曲率突變點特征的過程包括：
38、根據分段的河流，計算沿程長度和直接長度，得到河流彎曲率，表達式為：
39、ka＝l直接長度/l沿程長度；
40、根據計算得到的河流彎曲率，采用滑動窗口技術，提取河流彎曲率突變點特征，表達式為：
41、
42、其中，ka表示每一個分段河流的彎曲率。
43、進一步地，水文響應因子概化模型計算河流寬度，根據河流寬度提取河流寬度突變點特征的過程包括：
44、利用matlab對河道二值圖數據中的河岸線二值圖進行距離轉換，得到距離影像，表達式為：
45、
46、根據河流中心線特征與距離影像，計算河流寬度，表達式為：
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【技術保護點】
1.一種基于水沙互耦過程的生態空間地理單元識別方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于水沙互耦過程的生態空間地理單元識別方法，其特征在于，提取山水形態特征圖像數據中的地形影響因子的過程包括：
3.根據權利要求2所述的基于水沙互耦過程的生態空間地理單元識別方法，其特征在于，
4.根據權利要求2所述的基于水沙互耦過程的生態空間地理單元識別方法，其特征在于，提取山水形態特征圖像數據中的水文響應因子的過程包括：
5.根據權利要求4所述的基于水沙互耦過程的生態空間地理單元識別方法，其特征在于，采用形態學算法提取河流岸線特征、河流中心線特征及河流交匯點特征的過程包括：
6.根據權利要求5所述的基于水沙互耦過程的生態空間地理單元識別方法，其特征在于，提取河流彎曲率突變點特征的過程包括：
7.根據權利要求5所述的基于水沙互耦過程的生態空間地理單元識別方法，其特征在于，水文響應因子概化模型計算河流寬度，根據河流寬度提取河流寬度突變點特征的過程包括：
8.根據權利要求5所述的基于水沙互耦
9.根據權利要求1-8任一項所述的基于水沙互耦過程的生態空間地理單元識別方法，其特征在于，根據地形影響因子與水文響應因子進行山水關聯地理單元識別的過程包括：
10.一種基于水沙互耦過程的生態空間地理單元識別系統，其特征在于，所述系統包括：
...【技術特征摘要】
1.一種基于水沙互耦過程的生態空間地理單元識別方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于水沙互耦過程的生態空間地理單元識別方法，其特征在于，提取山水形態特征圖像數據中的地形影響因子的過程包括：
3.根據權利要求2所述的基于水沙互耦過程的生態空間地理單元識別方法，其特征在于，
4.根據權利要求2所述的基于水沙互耦過程的生態空間地理單元識別方法，其特征在于，提取山水形態特征圖像數據中的水文響應因子的過程包括：
5.根據權利要求4所述的基于水沙互耦過程的生態空間地理單元識別方法，其特征在于，采用形態學算法提取河流岸線特征、河流中心線特征及河流交匯點特征的過程包括：
6.根據權利要求5所述的基于...
【專利技術屬性】
技術研發人員：汪安，張婧遠，涂粲然，孫菊，夏相宇，黃永賢，黎柯宏，范馨月，鄭媛瓊，
申請(專利權)人：廣東省城鄉規劃設計研究院科技集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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