基于数字图像处理的平原城镇河网分形特征研究

来源：水资源与水工程学报杂志2016年第6期北京时间：

作者：陈菁,刘昭辰，陈丹，肖晨光，李建国，刘素芳

单位：河海大学水利水电学院

摘要：城镇河网分形特征反映了城镇水系分布密集度、城镇河网水面率与水系连通程度，对预测城镇水文趋势、旱涝抵御能力、水系及地貌演变等具有指导意义。本文以苏州吴江桃源镇河网为研究对象，基于数字图像处理技术，采用盒计数法和Sandbox法对桃源镇河网的分形特征进行定量分析。结果表明：盒计数法和Sandbox法均较好地揭示了该地区河网分形特性，分维值分别为1.4085和1.7442。盒计数法12个标度下的栅格边长和非空盒数关系曲线呈外凸状，揭示了该地区分形规律随标度减小而减弱的特征；以5个随机点和形心为控制点，采用Sandbox法对河网骨架分形进行计算，揭示了不同点控制区域分形维数的差异性。Sandbox法分维较盒计数法精确，原因为盒计数法受到最小标度、分形体不规则性和边界效应的影响，因此可采用盒计数法的定性判别与Sandbox法的定量计算对城镇河网分维综合评价。桃源镇河网分形特征说明了该区域地貌平缓且土地被河网分割严重，其河网分维受制于河道离散、土地破碎与城镇化发展的矛盾。

关键词：数字图像处理,河网水系,分形维数,盒计数法,Sandbox法

基金资助：江苏省水利科技重点项目(2014006)