專利名稱：一種河網密度空間化方法
技術領域：
本發(fā)明公開了一種河網密度空間化方法，屬于氣象災害風險綜合區(qū)劃技術領域。
背景技術：
在熱帶氣旋、暴雨洪澇的孕災環(huán)境分析中，河網水系的區(qū)域性分布特征是至關重要的影響因素，在很大程度上決定了評價區(qū)域遭受洪澇侵襲的難易程度。河網密集程度和河流級別是河網水系的區(qū)域性分布特征的兩個重要因素，例如在河槽匯流超過河道及水庫的蓄洪和排泄能力以后，水流就會向河道周邊蔓延、泛濫，假若該地區(qū)河網密布且均發(fā)生漫堤現(xiàn)象時，就會形成嚴重且難以抵御的洪澇災害；傳統(tǒng)的方法假定不同級別的河系的影響范圍和致災效能相同，對區(qū)域河網密度進行分析和計算，從而實現(xiàn)河網密度的空間化，而實際情況中干流要較一級支流、一級支流較二級支流具有更強的影響范圍和致災效能，所以傳統(tǒng)方法對河網密度的空間化具有局限性。

發(fā)明內容
為了實現(xiàn)對區(qū)域河網密度的空間化，避免以往方法的局限性，提高方法的合理性和適用性，本發(fā)明的目的是提供一種利用層次分析法，根據(jù)不同等級河系影響范圍和致災效能的不同，確定各等級河系的權重系數(shù)，然后通過面積加權法獲得單位網格內的河網緩沖區(qū)面積，即河網密度，來實現(xiàn)對河網密度空間化方法。本發(fā)明為實現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術方案，一種河網密度空間化方法，其特征在于，包括如下步驟:步驟(I)利用GIS軟件中的網格劃分功能對河系所在區(qū)域進行網格劃分；步驟(2)引用層次分析法確定不同等級河系的權重系數(shù)Wi ；步驟(3)利用GIS軟件中的緩沖區(qū)分析功能，設置緩沖區(qū)半徑Ri,分別對不同等級的河系進行緩沖區(qū)分析，生成代表該河系的影響范圍和致災效能的河系緩沖區(qū)；步驟(4)利用GIS軟件中的疊加分析功能，分別對不同等級河系的緩沖區(qū)和網格區(qū)域進行求交分析，利用網格單元打斷河系緩沖區(qū)，即連續(xù)的一條河系緩沖區(qū)被不同的單位網格分割成若干段；步驟(5)在進行過求交分析后，從生成的結果數(shù)據(jù)集中提取相應的網格單元中被打斷的河系緩沖區(qū)段的面積字段信息area，不同等級河系求交分析后生成的面積字段分別記作areai，通過GIS軟件中的數(shù)據(jù)集追加列功能把area字段分別賦予給網格區(qū)域數(shù)據(jù)集；步驟(6)在網格區(qū)域數(shù)據(jù)集中新建河網密度字段，結合GIS軟件中的更新列功能，利用面積加權法，計算出單位網格內的河網緩沖面積，即河網密度M ；上述步驟中，i代表河系等級，i的取值范圍是自然數(shù)。進一步的，步驟(2)中所述不同等級河系的權重系數(shù)Wi的具體計算方式為:
(201)構造判斷矩陣:判斷矩陣中的元素axy采用1_9及其倒數(shù)的標度方法，其中x、y均表示河系等級，x、y的取值范圍是自然數(shù)，axy表示第X級河流相對于第I級河流的比較結果，且axy=l/ayx，相互比較不同等級河流的重要性，用數(shù)字化的比值來定義比較結果；(202)根據(jù)判斷矩陣，計算判斷矩陣的特征根和特征向量:對判斷矩陣A，計算矩陣滿足AW= λ Maxff的最大特征根與特征向量，式中λ Max為判斷矩陣A的最大特征根，W為對應于λ Max的正規(guī)化特征向量，最大特征根λ Max對應的特征向量歸一化為=W=WnW2,…，Wi,其中Wi即為各等級河系的權重系數(shù)，i代表河系等級，i的取值范圍是自然數(shù)；(203) 一致性檢驗:一致性檢驗涉及一致性指標C.1.，平均隨機一致性指標R.1.，一致性比例c.R.，一致性檢驗的步驟如下:(2031)計算一致性指標C.1.，
權利要求
1.一種河網密度空間化方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟(I)利用GIS軟件中的網格劃分功能對河系所在區(qū)域進行網格劃分； 步驟(2)引用層次分析法確定不同等級河系的權重系數(shù)Wi ； 步驟(3)利用GIS軟件中的緩沖區(qū)分析功能，設置緩沖區(qū)半徑Ri,分別對不同等級的河系進行緩沖區(qū)分析，生成代表該河系的影響范圍和致災效能的河系緩沖區(qū)； 步驟(4)利用GIS軟件中的疊加分析功能，分別對不同等級河系的緩沖區(qū)和網格區(qū)域進行求交分析，利用網格單元打斷河系緩沖區(qū)，即連續(xù)的一條河系緩沖區(qū)被不同的單位網格分割成若干段； 步驟(5)在進行過求交分析后，從生成的結果數(shù)據(jù)集中提取相應的網格單元中被打斷的河系緩沖區(qū)段的面積字段信息area，不同等級河系求交分析后生成的面積字段分別記作areap通過GIS軟件中的數(shù)據(jù)集追加列功能把area字段分別賦予給網格區(qū)域數(shù)據(jù)集； 步驟(6)在網格區(qū)域數(shù)據(jù)集中新建河網密度字段，結合GIS軟件中的更新列功能，利用面積加權法，計算出單位網格內的河網緩沖面積，即河網密度M ； 上述步驟中，i代表河系等級，i的取值范圍是自然數(shù)。
2.如權利要求1所述的一種河網密度空間化方法，其特征在于，步驟(2)中所述不同等級河系的權重系數(shù)Wi的具體計算方式為: (201)構造判斷矩陣:判斷矩陣中的元素axy采用1-9及其倒數(shù)的標度方法，其中x、y均表示河系等級，x、y的取值 范圍是自然數(shù)，axy表示第X級河流相對于第y級河流的比較結果，且axy=l/ayx，相互比較不同等級河流的重要性，用數(shù)字化的比值來定義比較結果； (202)根據(jù)判斷矩陣，計算判斷矩陣的特征根和特征向量:對判斷矩陣A，計算矩陣滿足AW= λ Maxff的最大特征根與特征向量，式中λ Max為判斷矩陣A的最大特征根，W為對應于入Max的正規(guī)化特征向量，最大特征根λ Max對應的特征向量歸一化為=W=WpW2,…，Wi,其中Wi即為各等級河系的權重系數(shù)，i代表河系等級，i的取值范圍是自然數(shù)； (203)一致性檢驗:一致性檢驗涉及一致性指標C.1.，平均隨機一致性指標R.1.，一致性比例C.R.，一致性檢驗的步驟如下: (2031)計算一致性指標C.1.C.1.=,其中η為矩陣階數(shù)； n~l (2032)確定相應的平均隨機一致性指標R.1.; (2033)計算一致性比例C.R.并進行判斷 (1=(上 RJ.當C.R.〈0.1時，認為判斷矩陣的一致性可以接受的， 當C.R.>0.1時，認為判斷矩陣不符合一致性要求，需要對該判斷矩陣進行重新修正。
3.如權利要求1所述的一種河網密度空間化方法，其特征在于，步驟(6沖所述河網密度M，其具體計算方式為: 通過公式M=Srea1 X Wjarea2 X ff2+area3 X W3+…+Sreai X Wi,計算出單位網格內的河網緩沖面積，即河網密度[M=O^M2,…Mt)]，其中，t為網格單元編號。
4.如權利要求1所述的一種河網密度空間化方法，其特征在于:所述步驟(I)中對河系所在區(qū)域進行網格劃 分，每個網格單元的劃分標準為IOOmX 100m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種河網密度空間化方法，它首先對區(qū)域進行網格劃分，其次利用層次分析法，根據(jù)不同等級河系的影響范圍和致災效能的不同，確定不同等級河系的影響權重系數(shù)，結合GIS(地理信息系統(tǒng))軟件功能獲取單位格網內不同等級河網的緩沖面積，然后通過面積加權法計算出空間網格河網密度。該技術方案避免以往方法的局限性，能很好地反映不同等級河系的影響范圍和致災效能，具有較高的學性和合理性。
文檔編號G06F19/00GK103226662SQ201310146468
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月24日 優(yōu)先權日2013年4月24日
發(fā)明者薛豐昌, 錢洪亮, 耿煥同, 盛潔如 申請人:南京信息工程大學