基于聚类分析的河流拓扑宽度函数特征研究

发布时间：2025-06-04 04:04

　　河流是陆地物质和能量输移的通道,对河流几何规律的研究探索有助于加深对河流的理解和认识。近年来随着数字河网提取技术的进步,对大规模流域的高精度河网提取成为可能,促进了对河网结构的研究。河流在自然环境下受到下垫面条件及气候等因素的影响而产生不同的河网形态,对不同形态的河网进行分析有利于对河流内在规律的发现。清华大学发布的Hydro30全球河网数据集,提供了全球范围内的高精度数字河网,数字河网提供了河网的几何形态、拓扑关系、物理特性等多种参数,成为流域河网结构研究的基础。流域的拓扑宽度函数是对流域河网形态的高度概括,对流域河网有着较为准确的刻画。河网拓扑宽度函数可以反映河流的上下游入汇关系及河网发育的完善程度,也可以反映流域水文响应的基本特征,是流域河网研究的重要工具。本研究选取黄河流域所有三级子流域,并计算其拓扑宽度函数,在此基础上,对所有三级河流进行拓扑宽度函数聚类分析。最终将黄河流域所有三级河流聚类为500簇。对典型簇进行几何形态、物理特征的分析和总结,并对河网发育形态进行统计分析,得出河网发育特性的概率分布。对典型簇拓扑宽度函数进行形态分析和总结,得出典型簇拓扑宽度函数的普遍规律。并与...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 概述
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究目标及主要内容
        1.2.1 研究目标
        1.2.2 主要研究内容
    1.3 研究方法和技术路线
第2章 相关理论及研究现状
    2.1 河网分级及编码方法研究
    2.2 河网自相似及分形理论研究
    2.3 河流分类研究
    2.4 本章小结
第3章 数据准备及相关方法
    3.1 全球河网数据集
    3.2 研究区域选择
    3.3 拓扑宽度函数
    3.4 样本尺度选择
    3.5 聚类分析方法
        3.5.1 数据准备
        3.5.2 聚类簇数K值确定
    3.6 本章小结
第4章 河流拓扑宽度函数聚类结果与特征分析
    4.1 河流拓扑宽度函数聚类结果
        4.1.1 第一簇特征分析
        4.1.2 第二簇特征分析
        4.1.3 第三簇特征分析
        4.1.4 第四簇特征分析
        4.1.5 第五簇特征分析
    4.2 河流拓扑宽度函数特征分析
        4.2.1 空间分析
        4.2.2 流域面积分布
        4.2.3 河段数目分布
        4.2.4 河段平均汇水面积分布
        4.2.5 流域平均长度分布
        4.2.6 平均河段长度分布
    4.3 拓扑宽度函数长度概率分布
第5章 结论
    5.1 主要研究成果
    5.2 研究展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与科研成果



本文编号：4049282