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第1章 绪论1

1.1 研究对象2

1.2 河网特性3

1.2.1 随机性3

1.2.2 自相似性4

1.2.3 平面填充性4

1.3 河网参数5

1.3.1 河网拓扑参数5

1.3.2 河网几何参数6

1.4 研究进展10

第2章 河网中的分级及统计律12

2.1 河网中的分级与编码12

2.2 Horton-Strahler分级法14

2.2.1 分级规则14

2.2.2 Horton-Strahler规律15

2.2.3 加权分支比16

2.3 Shreve-Smart分级法17

2.3.1 分级规则17

2.3.2 Shreve-Smart水系形态参数18

2.4 Tokunaga分级法21

2.4.1 分级规则21

2.4.2 Tokunaga统计律23

第3章 河网自相似律24

3.1 自相似的定义25

3.2 河网的迭代器25

3.3 河网的迭代规则28

3.4 河网的迭代自相似29

3.4.1 自相似河网的链数律29

3.4.2 自相似河网的河流级别律31

3.4.3 Tokunaga自相似河网33

3.5 平面填充约束34

3.6 本章小结36

第4章 河网结构规律的等价性38

4.1 Tokunaga规律与自相似的等价性38

4.2 Tokunaga规律与Horton规律的等价性45

4.3 本章小结46

第5章 河网提取47

5.1 河网提取技术综述47

5.2 河网提取的基本步骤51

5.2.1 基于节点大小平衡二叉树的填洼预处理方法51

5.2.2 基于最优汇流路径的栅格流向判断方法54

5.2.3 基于栅格序列编号的上游集水面积累计方法55

5.2.4 基于阈值和参数检测的河道识别以及河网建立方法56

5.2.5 基于图形搜索算法的河道与边界要素矢量化方法58

5.2.6 基于坡面栅格划分的地形参数统计方法59

5.3 河流源头的识别方法62

5.3.1 研究现状62

5.3.2 基于地形统计的沟头识别方法65

5.3.3 算法实例74

5.3.4 分析与结论78

5.4 河网提取中其他的技术细节82

第6章 河网分层与编码84

6.1 河网分层方法84

6.1.1 基本概念与定义84

6.1.2 分层过程中的四类河段合并操作87

6.1.3 分层过程中的河段入汇情景分析90

6.1.4 分层方法的实现过程91

6.1.5 河段合并操作中的矢量要素更新与地形参数计算93

6.2 河网金字塔101

6.2.1 河段入汇的四种基本形式101

6.2.2 河流结构的基本单元102

6.2.3 河网结构的层次分解105

6.2.4 河网结构的单元金字塔107

6.3 河网分层实例110

6.3.1 黄河皇甫川上游小流域的分层示例111

6.3.2 长江全流域的分层示例112

6.3.3 基于地图数据服务的分层方法对比测试116

6.4 全球河网的编码体系117

6.4.1 河网二叉树编码方法118

6.4.2 河网金字塔编码方法121

6.4.3 全球河网分区编码方法123

6.5 本章小结125

第7章 全球河网提取127

7.1 数据与流程127

7.2 DEM数据准备与预处理127

7.3 流域河网提取129

7.4 全球河网数据后处理130

第8章 基于Horton-Strahler级别的河网规律统计132

8.1 代表性参数与样本集132

8.2 Horton-Strahler河流分支比133

8.3 河流长度138

8.4 流域面积143

8.5 河道密度147

8.6 河流落差149

8.7 河流坡度154

8.8 本章小结158

第9章 基于自相似的河网结构规律统计159

9.1 代表性参数159

9.2 河段入汇形式的比例分布160

9.3 基本单元的比例分布161

9.4 基本单元几何结构参数的分布171

9.5 本章小结176

第10章 结论与展望178

10.1 主要结论178

10.2 研究展望179

参考文献180

附录 符号说明190