專利名稱：一種河網(wǎng)密度空間化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種河網(wǎng)密度空間化方法，屬于氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合區(qū)劃技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在熱帶氣旋、暴雨洪澇的孕災(zāi)環(huán)境分析中，河網(wǎng)水系的區(qū)域性分布特征是至關(guān)重要的影響因素，在很大程度上決定了評價(jià)區(qū)域遭受洪澇侵襲的難易程度。河網(wǎng)密集程度和河流級別是河網(wǎng)水系的區(qū)域性分布特征的兩個(gè)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(wǎng)密布且均發(fā)生漫堤現(xiàn)象時(shí)，就會形成嚴(yán)重且難以抵御的洪澇災(zāi)害；傳統(tǒng)的方法假定不同級別的河系的影響范圍和致災(zāi)效能相同，對區(qū)域河網(wǎng)密度進(jìn)行分析和計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)河網(wǎng)密度的空間化，而實(shí)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(qiáng)的影響范圍和致災(zāi)效能，所以傳統(tǒng)方法對河網(wǎng)密度的空間化具有局限性。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)對區(qū)域河網(wǎng)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(zāi)效能的不同，確定各等級河系的權(quán)重系數(shù)，然后通過面積加權(quán)法獲得單位網(wǎng)格內(nèi)的河網(wǎng)緩沖區(qū)面積，即河網(wǎng)密度，來實(shí)現(xiàn)對河網(wǎng)密度空間化方法。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案，一種河網(wǎng)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(wǎng)格劃分功能對河系所在區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分；步驟(2)引用層次分析法確定不同等級河系的權(quán)重系數(shù)Wi ；步驟(3)利用GIS軟件中的緩沖區(qū)分析功能，設(shè)置緩沖區(qū)半徑Ri,分別對不同等級的河系進(jìn)行緩沖區(qū)分析，生成代表該河系的影響范圍和致災(zāi)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(wǎng)格區(qū)域進(jìn)行求交分析，利用網(wǎng)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(wǎng)格分割成若干段；步驟(5)在進(jìn)行過求交分析后，從生成的結(jié)果數(shù)據(jù)集中提取相應(yīng)的網(wǎng)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a(bǔ)rea字段分別賦予給網(wǎng)格區(qū)域數(shù)據(jù)集；步驟(6)在網(wǎng)格區(qū)域數(shù)據(jù)集中新建河網(wǎng)密度字段，結(jié)合GIS軟件中的更新列功能，利用面積加權(quán)法，計(jì)算出單位網(wǎng)格內(nèi)的河網(wǎng)緩沖面積，即河網(wǎng)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(jìn)一步的，步驟(2)中所述不同等級河系的權(quán)重系數(shù)Wi的具體計(jì)算方式為:
(201)構(gòu)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(biāo)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(jié)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(jié)果；(202)根據(jù)判斷矩陣，計(jì)算判斷矩陣的特征根和特征向量:對判斷矩陣A，計(jì)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(yīng)于λ Max的正規(guī)化特征向量，最大特征根λ Max對應(yīng)的特征向量歸一化為=W=WnW2,…，Wi,其中Wi即為各等級河系的權(quán)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(yàn):一致性檢驗(yàn)涉及一致性指標(biāo)C.1.，平均隨機(jī)一致性指標(biāo)R.1.，一致性比例c.R.，一致性檢驗(yàn)的步驟如下:(2031)計(jì)算一致性指標(biāo)C.1.，
權(quán)利要求
1.一種河網(wǎng)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(wǎng)格劃分功能對河系所在區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分； 步驟(2)引用層次分析法確定不同等級河系的權(quán)重系數(shù)Wi ； 步驟(3)利用GIS軟件中的緩沖區(qū)分析功能，設(shè)置緩沖區(qū)半徑Ri,分別對不同等級的河系進(jìn)行緩沖區(qū)分析，生成代表該河系的影響范圍和致災(zāi)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(wǎng)格區(qū)域進(jìn)行求交分析，利用網(wǎng)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(wǎng)格分割成若干段； 步驟(5)在進(jìn)行過求交分析后，從生成的結(jié)果數(shù)據(jù)集中提取相應(yīng)的網(wǎng)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a(bǔ)rea字段分別賦予給網(wǎng)格區(qū)域數(shù)據(jù)集； 步驟(6)在網(wǎng)格區(qū)域數(shù)據(jù)集中新建河網(wǎng)密度字段，結(jié)合GIS軟件中的更新列功能，利用面積加權(quán)法，計(jì)算出單位網(wǎng)格內(nèi)的河網(wǎng)緩沖面積，即河網(wǎng)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(quán)利要求1所述的一種河網(wǎng)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(quán)重系數(shù)Wi的具體計(jì)算方式為: (201)構(gòu)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(biāo)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(jié)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(jié)果； (202)根據(jù)判斷矩陣，計(jì)算判斷矩陣的特征根和特征向量:對判斷矩陣A，計(jì)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(yīng)于入Max的正規(guī)化特征向量，最大特征根λ Max對應(yīng)的特征向量歸一化為=W=WpW2,…，Wi,其中Wi即為各等級河系的權(quán)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(yàn):一致性檢驗(yàn)涉及一致性指標(biāo)C.1.，平均隨機(jī)一致性指標(biāo)R.1.，一致性比例C.R.，一致性檢驗(yàn)的步驟如下: (2031)計(jì)算一致性指標(biāo)C.1.C.1.=,其中η為矩陣階數(shù)； n~l (2032)確定相應(yīng)的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)R.1.; (2033)計(jì)算一致性比例C.R.并進(jìn)行判斷 (1=(上 RJ.當(dāng)C.R.〈0.1時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣的一致性可以接受的， 當(dāng)C.R.>0.1時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣不符合一致性要求，需要對該判斷矩陣進(jìn)行重新修正。
3.如權(quán)利要求1所述的一種河網(wǎng)密度空間化方法，其特征在于，步驟(6沖所述河網(wǎng)密度M，其具體計(jì)算方式為: 通過公式M=Srea1 X Wjarea2 X ff2+area3 X W3+…+Sreai X Wi,計(jì)算出單位網(wǎng)格內(nèi)的河網(wǎng)緩沖面積，即河網(wǎng)密度[M=O^M2,…Mt)]，其中，t為網(wǎng)格單元編號。
4.如權(quán)利要求1所述的一種河網(wǎng)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(jìn)行網(wǎng)格劃 分，每個(gè)網(wǎng)格單元的劃分標(biāo)準(zhǔn)為IOOmX 100m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種河網(wǎng)密度空間化方法，它首先對區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)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(zāi)效能的不同，確定不同等級河系的影響權(quán)重系數(shù)，結(jié)合GIS(地理信息系統(tǒng))軟件功能獲取單位格網(wǎng)內(nèi)不同等級河網(wǎng)的緩沖面積，然后通過面積加權(quán)法計(jì)算出空間網(wǎng)格河網(wǎng)密度。該技術(shù)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(zāi)效能，具有較高的學(xué)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(quán)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(xué)