1.一种基于DEM的河谷横断面形态的算法，其特征在于，包括以下步骤：
 （a）基于DEM的数据预处理: 以DEM栅格数据为基础数据，通过运用ArcGIS软件的水文分析处理功能依次完成无洼地DEM数据生成、水流流向分析、计算水流的汇流累积量、提取河网网络及流域分割，从而获得流域范围DEM数据和河网矢量数据；
 （b）计算分段河网数据：利用步骤（a）数据预处理所得的河网矢量数据和流域范围DEM数据，先通过曲线分段算法将河网分成N段，再通过直线拟合算法把分段曲线河网拟合成直线段河网并计算出分段直线河网起点、终点的橫纵坐标值及直线斜率值，完成分段河网的直线化处理；
（c）计算河网垂线数据：利用步骤（b）计算所得的分段直线河网起点、终点的橫纵坐标值，通过河网中点坐标提取算法算出分段直线河网中心点的横纵坐标值，同时还利用步骤（b）计算分段河网数据所得的分段直线河网的直线斜率值通过河网垂线计算方法算出分段直线河网的垂线斜率值，提取到分段直线河网的垂线段；
（d）绘制河谷谷底轮廓线，所述绘制河谷谷底轮廓线的具体步骤如下：
第一步：利用步骤（c）计算所得的分段直线河网中心点的横纵坐标值及该段直线河网的垂线斜率，通过探索点位置提取算法算出分段直线河网左右两侧探索点的横纵坐标值；
第二步：将第一步计算所得的探索点横纵坐标值通过坡度提取算法计算出探索点的坡度值；
第三步：将第二步计算所得的探索点坡度值通过谷底边界点提取算法计算出河谷两侧的谷底边界点坐标值，将同侧的谷底边界点按顺序连接即得到谷底轮廓线；
（e）计算谷底宽度值：利用步骤（d）所得的分段直线河网左右两侧的谷底边界点坐标值通过谷底宽度提取算法计算出分段河网的谷底宽度值；
（f）绘制河谷横断面形态剖面图：将步骤（d）所得的谷底边界点坐标值与步骤（c）所得的分段河网中心点坐标、分段河网垂线斜率相结合，通过河谷横断面提取算法得到河谷横断面形态剖面图。
2.根据权利要求1所述的一种基于DEM的河谷横断面形态的算法，其特征在于， 所述无洼地DEM数据生成的步骤如下：
（1）利用DEM水流方向数据计算出DEM数据中的洼地区域，并计算其洼地深度；
（2）利用步骤（1）所得的洼地深度设定填充阈值进行洼地填充，完成第一遍洼地填充后，所得DEM数据再进行洼地计算，对新产生的洼地重新进行填充直至所有洼地均被填平，无新的洼地产生，得到无洼地DEM数据；
所述水流流向分析是指在ArcGIS中，水流方向采用D8算法，通过计算中心栅格与邻域栅格的最大距离权落差来确定水流方向，其具体步骤如下：
（1）计算中心网格与周围8个网格的坡度；
（2）依据最陡坡度原则，利用步骤（1）所得的坡度确定中心网格水流的出流方向；
所述计算水流的汇流累积量是指以规则格网DEM为基础数据，假设每个格网都有一个单位水量，根据水往低处流的自然规律和区域地形的水流方向数据，把每个网格的水量累加求和，计算每个栅格位置点所流过的总水量值，即可得到该区域的汇流累积量；
所述河网提取采用的方法是地表径流漫流模型即利用上述步骤得到的无洼地DEM数据、水流流向及汇流累积量的数据，将栅格河网矢量化，从而获得矢量河网数据，完成河网提取；
所述流域分割的方法：首先是确定流域的最低点，进而得到出水点，然后根据水流方向，计算出流经该出水点的所有上游栅格，直到流域分水岭位置为止。
3.根据权利要求1所述的一种基于DEM的河谷横断面形态的算法，其特征在于，所述直线拟合算法的具体步骤如下：
（1）将河网曲线上的点命名为Rir_IDi、Rir_IDi+1、Rir_IDi+2……Rir_IDi+n；
（2）建立2个数组分别是数组Rir和数组Paline，其中数组Rir用来存储所读取河网点ID号Rir_IDi及其横坐标Rir_Xi、纵坐标Rir_Yi，数组Paline用来存储拟合直线ID号Paline_IDr和拟合直线的起点横坐标Org_Xi、起点纵坐标Org_Yi、终点横坐标Ed_Xi、终点纵坐标Ed_Yi、直线斜率ar；
（3）读取河网矢量数据，设置提取间距为D’，沿河网曲线从起点开始每相隔一个提取间距就提取一个点，得到每个点的横纵坐标分别为Rir_IDi(Rir_Xi,Rir_Yi) 、Rir_IDi+1(Rir_X i+1,Rir_Y i+1) 、Rir_ID i+2(Rir_X i+2,Rir_Y i+2)…… Rir_IDi+n(Rir_Xi+n,Rir_Yi+n)，依次存入数组Rir；
（4）读取数组Rir，根据公式1和公式2求出取a、b的值；
（5）建立直线方程y=ax+b，将起点Rir_IDi与终点Rir_IDi+n横坐标代入直线方程求出直线起点和终点的纵坐标，最后将起点坐标Rir_IDi'(Org_Xi,Org_Yi)与终点坐标Rir_IDi+n'(Ed_Xi+n,Ed_Yi+n)存入数组Paline即可，x为拟合点坐标的横坐标，y为拟合点坐标的纵坐标，a表示直线斜率，b表示截距，
（公式1），
  （公式2）；
所述曲线分段算法的具体步骤如下：
(1)建立数组Line存储临时计算出来正在待判断的拟合直线ID号Line_IDm、拟合直线参数am和bm，同时利用直线拟合算法所建立的数组Rir和数组Paline，准备将河网曲线分段；
(2)设置比较角度阈值∠AlThd；
(3)设置初始值i=1，n=0，m=0，r=0(i、n、m、r均为整数)，i+n表示河网曲线上的点数，m表示临时计算出来正在待判断的拟合直线的段数，r表示合格的拟合直线的段数；
(4)顺序读取数组Rir中的点，n=n+1；
(5)根据公式1计算出拟合直线参数am的值，根据公式2计算出拟合直线参数bm的值，存入数组Line；
(6)判断点Rir_IDi+n是否是数组Rir中最后一个点，如果是，r=r+1，则跳到第12步骤，如果不是则继续往下进行；
(7)将起点Rir_IDi与终点Rir_IDi+n横坐标代入直线方程，得到直线起点坐标Rir_IDi'(Org_Xi,Org_Yi)与终点坐标Rir_IDi+n'(Ed_Xi+n,Ed_Yi+n)；
(8)根据公式3，计算拟合角度∠Al；
(9)判断∠Al与∠AlThd的大小关系，如果∠Al＜∠AlThd时，r=r+1，继续往下进行，如果∠Al≥∠AlThd时跳回第4步；
(10)当r=1时,将直线起点Rir_IDi横坐标代入直线方程，得到直线起点坐标Rir_IDi'(Org_Xi,Org_Yi)，将直线起点坐标及参数ar=am存入数组Paline；当r≥2时，计算直线Paliner与直线Paliner-1交点坐标，交点值为直线Paliner-1的终点及直线Paliner的起点坐标，将直线Paliner-1的终点坐标、直线Paliner的起点坐标、参数ar存入数组Paline；
(11)i=i+1，n=0，回到第4步；
(12)当r=1时,将直线起点Rir_IDi与终点Rir_IDi+n横坐标代入直线方程y=ax+b，得到直线Paliner的起点坐标Rir_IDi'(Org_Xi,Org_Yi)与终点坐标Rir_IDi+n'(Ed_Xi+n,Ed_Yi+n)存入数组Paline；当r≥2时，计算直线linem与直线Paliner-1交点坐标，得到交点值为直线Paliner-1的终点及直线Paliner的起点坐标，将终点Rir_IDi+n横坐标代入直线方程y=ax+b，得到终点坐标Rir_IDi+n'(Ed_Xi+n,Ed_Yi+n)，将直线Paliner-1的终点坐标、直线Paliner的起点、中点坐标及参数ar=am存入数组Paline即可，
  （公式3）。
4.根据权利要求1所述的一种基于DEM的河谷横断面形态的算法，其特征在于，所述河网中点坐标提取算法的具体步骤如下：
 （1）建立数组PalineCet，用来存储河网中心点ID号PaLineCet_IDi、横坐标PaLine_Xi与纵坐标PaLine_Yi；
 （2）顺序读取步骤（b）的数组Paline，提取拟合直线起点坐标(Org_Xi,Org_Yi)，终点坐标(Ed_Xi,Ed_Yi)；
 （3）根据公式4，计算河网中心点横纵坐标值；
 （4）将步骤（3）所得的河网中心点横纵坐标值顺序存入数组PalineCet即可，（公式4）；
所述河网垂线计算方法的具体步骤如下：
 （1）建立数组K，用来存储垂线ID号K_IDr、垂线斜率值kr；
 （2）顺序读取步骤（b）的数组Paline，提取分段河网拟合直线的直线斜率值ar；
 （3）根据公式a·k=-1，则 k=-a/1，计算分段河网垂线斜率值kr；
 （4）将步骤（3）计算所得的垂线斜率值kr顺序存入数组K即可。
5.根据权利要求1所述的一种基于DEM的河谷横断面形态的算法，其特征在于，所述探索点位置提取算法的具体步骤如下：
（1）设定河网右侧为R侧，河网左侧为L侧；
 （2）设置河网右侧探索点坐标为ExPoint_R(R_ExPoint_Xn,R_ExPoint_Yn)、左侧的探索点坐标为ExPoint_L(L_ExPoint_Xn,L_ExPoint_Yn);
 （3）设置探索距离阈值D；
 （4）根据公式 ，计算偏移向量(D_X,D_Y)，k为垂线斜率值；
 （5）读取步骤（c）的数组PalineCet，提取河网中心点坐标(PaLine_X, PaLine_Y)；
 （6）R侧横纵坐标的计算公式如下：
，
（7）L侧横纵坐标的计算公式如下：
，
所述坡度提取算法是采用窗口分析法计算坡度，即在未知曲面函数的情况下，选取3×
3DEM局部窗口，如图a所示，接着采用三阶反距离平方权差分，计算东西方向高程变化率fx和南北方向高程变化率fy，进而得到坡度值Slp
所述坡度提取算法的具体步骤如下：
（1）设置坡度变量Slp；
（2）读取探索点ExPoint_R和ExPoint_L，得到R侧探索点坐标
ExPoint_R(R_ExPoint_Xn,R_ExPoint_Yn)和L侧探索点坐标
ExPoint_L(L_ExPoint_Xn,L_ExPoint_Yn)；
（3）读取流域DEM数据；
（4）根据公式 ，将矢量探索点栅格化，得到探索点的栅格行列号，s表示
栅格宽度，[ ]表示取整；
（5）根据公式5，计算出探索点的坡度值Slp即图a中心点5的坡度值，
  （公式5），
其中公式5中，g表示已知格网宽度，Z（v v=1，2，…，9）为点v所对应的高程值，fx表示东西方向高程变化率，fy南北方向高程变化率；
所述谷底边界点包括谷底右侧边界点和谷底左侧边界点，两侧边界点的提取算法原理相同，其中L侧谷底边界点提取算法的具体步骤如下：
 （1）建立两个数组ByPoint_L和ChPoint_L，其中ChPoint_L用来存储L侧坡度变化点ID号ChPoint_IDn，横坐标ChPoint_Xn，纵坐标ChPoint_Yn；ByPoint_L用来存储L侧谷底与谷坡的边界点IDi号、横坐标ByPoint_L_Xi、纵坐标ByPoint_L_Yi；
 （2）设置比较坡度阈值SlpThd；
 （3）读取流域DEM数据；
 （4）设置初始值n=0，i=0；
 （5） n=n+1；
 （6）根据上述探索点位置提取算法步骤（7）的计算公式，求出L侧探索点坐标ExPoint_Ln(L_ExPoint_Xn,L_ExPoint_Yn)；
 （7）根据公式 ，将矢量探索点栅格化，得到探索点的栅格行列号，s表
示栅格宽度，[ ]表示取整；
 （8）根据公式5，计算出探索点的坡度值Slp；
 （9）判断Slp与SlpThd的大小关系，当Slp＜SlpThd时，跳回到步骤（5）；当Slp≥SlpThd时，将点ExPoint_Ln(L_ExPoint_Xn,L_ExPoint_Yn)存入数组ChPoint_L，继续步骤（10）；
 （10）n=n+1；
 （11）根据上述探索点位置提取算法步骤（7）的计算公式，求出L侧探索点坐标ExPoint_Ln(L_ExPoint_Xn,L_ExPoint_Yn)；
 （12）根据公式 ，将矢量探索点栅格化得到探索点的栅格行列号，s表
示栅格宽度，[ ]表示取整；
 （13）根据公式5，计算出探索点的坡度值Slp；
 （14）判断Slp与SlpThd的大小关系，当Slp＜SlpThd时，跳回到步骤（5）；当Slp≥SlpThd时，将点ExPoint_Ln(L_ExPoint_Xn,L_ExPoint_Yn)存入数组ChPoint_L，继续步骤（15）；
 （15）n=n+1；
 （16）根据上述探索点位置提取算法步骤（7）的计算公式，求出L侧探索点坐标ExPoint_Ln(L_ExPoint_Xn,L_ExPoint_Yn)；
 （17）根据公式 ，将矢量探索点栅格化得到探索点的栅格行列号，s表
示栅格宽度，[ ]表示取整；
 （18）根据公式5，计算出探索点的坡度值Slp；
 （19）判断Slp与SlpThd的大小关系，当Slp＜SlpThd时，跳回到步骤（5）；当Slp≥SlpThd时，i=i+1读取数组ChPoint_L，将点ExPoint_Ln-2(L_ExPoint_Xn-2,L_ExPoint_Yn-2)存入数组ByPoint_L即可；
同理，对于提取河谷R侧的谷底边界点，首先建立两个数组ByPoint_R和ChPoint_R，其中ChPoint_R用来存储R侧坡度变化点ID号ChPoint_IDn，横坐标ChPoint_Xn，纵坐标ChPoint_Yn，判断R侧坡度变化点位置；ByPoint_R用来存储R侧谷底与谷坡的边界点IDi号、横坐标ByPoint_R_Xi、纵坐标ByPoint_R_Yi，根据探索点位置提取算法步骤（6）的计算公式求出R侧探索点坐标ExPoint_R(R_ExPoint_Xn,R_ExPoint_Yn)，其余步骤与上述步骤相同。
6.根据权利要求1所述的一种基于DEM的河谷横断面形态的算法，其特征在于，所述谷底宽度提取算法的具体步骤如下：
（1）建立数组W，用来存储河网PaLine段，位置点PaLineCeti(PaLine_Xi,PaLine_Yi)处的谷底宽度ID号W_IDi及谷底宽度值Wi；
（2）读取确定河谷谷底边界点所得数组ByPoint_L和数组ByPoint_R；
（3）根据公式6计算位置点PaLineCeti处的谷底宽度值；
（4）将步骤（3）计算所得谷底宽度值存入数组W即可，
（公式6）。
7.根据权利要求1所述的一种基于DEM的河谷横断面形态的算法，其特征在于，所述河谷横断面提取算法的具体步骤如下：
（1）建立两个数组Hor和Pro，其中Hor用来存储横断面ID号Hor_ID，起点横坐标Hor_Org_X，起点纵坐标Hor_Org_X，终点横坐标Hor_Ed_X，终点纵坐标Hor_Ed_Y，Pro用来存储沿横断面所读取的位置点Pro_X及位置点的高程值Pro_Y；
（2）根据步骤（c）分段河网中心点的横纵坐标值及该中心点的垂线斜率值，基于流域DEM数据，绘制直线直至流域边界点结束，保存直线ID号及起止点的横纵坐标值；
（3）读取数组Hor，从起点开始沿直线方向，设置采集距离为D”，相隔一个采集距离就读取一个点，从第一个位置点开始，依次存入Pro_X（1、2、3……）及该点所对应栅格点的高程值，直至直线终点结束；
（4）读取数组Pro，以Pro_X乘以2的值，作为横坐标，以Pro_Y为纵坐标，绘制河谷横断面形态剖面图即可。