面向超大规模数字高程模型的汇流累积量并行提取算法研究

发布时间：2021-11-06 07:46

　　汇流累积量是水文信息提取重要一环,是地方水利建设、防汛减灾、土壤侵蚀、地形稳定等的重要基础数据。数字高程模型（DEM）是利用高程值模拟地面起伏的一组有序数组,DEM数据的应用加速了水文信息自动化提取的进程,同时也促进了汇流累积量信息提取的发展。近年来,随着DEM分辨率的提高和覆盖范围的增加,数字高程模型的数据量越来越大,一个数据集可达千兆字节,数十亿个单元格,而且还在增加。虽然计算机处理和内存性能有了明显提高,但传统的累积量串行算法还是不能有效快速地进行汇流累积量信息提取,本文主要研究适用于面向超大规模DEM的汇流累积量并行算法,具体研究内容如下:（1）本文提出一种改进的汇流累积量串行算法。改进算法改变了单元格计算顺序,将某个“小流域”累积量全部计算完成后,再计算下一个“小流域”所有单元格,直到所有单元格计算完成。改进算法减小了计算过程中的开销空间,减轻单元格进出队列的压力,提高了计算效率。改进的累积量算法与常用递归累积量算法和非递归累积量算法进行对比分析,通过大小不等的测试数据,在10⁶单元格量级下,改进算法相比于非递归算法大约提高了17%,递归算法的计算时间约... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

数字高程模型

电子科技大学硕士学位论文30（a）（b）（c）图3-5非递归累积量计算流程图。(a)多流向图；(b)依赖矩阵；(c)汇流累积量计算结果多流向图每个单元格使用黑色边框的小正方形表示，其中小正方形的颜色代表高程信息，图（a）DEM数据四周是高海拔，中间是平地，圆圈表示的外边界点为整块区域的最低点，平地水流全部从该点流出。根据上图（a）多流向图计算依赖矩阵（b），最终生成汇流累积量计算结果（c）。整个非递归累积量计算详细流程如图3-6所示，该图详细介绍算法计算过程，根据图中的箭头顺序，逐步展示了计算过程。队列Q上下箭头表示元素进入和弹出的动态过程，在队列中的元素依次等待计算。其中“*”号标记的单元格表示已加入队列，等待计算的单元格，绿色单元格表示已经计算完毕的单元格。当队列Q中没有元素，所有单元格完成计算，这时依赖矩阵全部为0。


本文编号：3479468