D8FlowDirection.java

package heyingzhe;

public class D8FlowDirection {
    // 定义流向编码
    private static final int[] FLOW_DIRECTIONS = {1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128}; // 右、右下、下、左下、左、左上、上、右上

    // 计算流向
    public static int[][] calculateFlowDirection(int[][] dem) {
        int rows = dem.length;
        int cols = dem[0].length;
        int[][] flowDirection = new int[rows][cols];

        // 初始化流向数组，先默认都没有流向
        for (int i = 0; i < rows; i++) {
            for (int j = 0; j < cols; j++) {
                flowDirection[i][j] = 0; // 初始流向为0
            }
        }

        // 遍历每个点
        for (int i = 0; i < rows; i++) {
            for (int j = 0; j < cols; j++) {
                if (dem[i][j] != -9999 && flowDirection[i][j] == 0) { // 只有在不是缺失值且没有流向的情况下，才计算流向
                    flowDirection[i][j] = calculateCellFlow(i, j, dem, flowDirection);
                }
            }
        }

        return flowDirection;
    }

    // 计算单个点的流向
    private static int calculateCellFlow(int i, int j, int[][] dem, int[][] flowDirection) {
        int rows = dem.length;
        int cols = dem[0].length;
        int minSlope = Integer.MAX_VALUE;  // 使用整数类型来存储最小坡度
        int flowDir = 0;
        int ni = -1, nj = -1;

        // 遍历8个邻域
        for (int k = 0; k < 8; k++) {
            int x = i + (k == 1 || k == 2 || k == 3 ? 1 : (k == 5 || k == 6 || k == 7 ? -1 : 0));
            int y = j + (k == 3 || k == 4 || k == 5 ? 1 : (k == 0 || k == 1 || k == 7 ? -1 : 0));

            // 如果邻域在有效范围内，且不是缺失值
            if (x >= 0 && x < rows && y >= 0 && y < cols && dem[x][y] != -9999) {
                int slope = dem[i][j] - dem[x][y]; // 计算坡度差

                if (slope > 0 && slope < minSlope) { // 如果坡度差大于0且小于当前最小坡度
                    minSlope = slope;
                    flowDir = FLOW_DIRECTIONS[k]; // 更新流向
                    ni = x;
                    nj = y;
                }
            }
        }

        // 如果没有找到流向（说明周围没有比当前点海拔低的邻域）
        if (flowDir == 0) {
            // 如果该点周围海拔相同，则选择一个邻域进行流向计算
            for (int k = 0; k < 8; k++) {
                int x = i + (k == 1 || k == 2 || k == 3 ? 1 : (k == 5 || k == 6 || k == 7 ? -1 : 0));
                int y = j + (k == 3 || k == 4 || k == 5 ? 1 : (k == 0 || k == 1 || k == 7 ? -1 : 0));

                // 确保邻域在有效范围内，且海拔不为缺失值
                if (x >= 0 && x < rows && y >= 0 && y < cols && dem[x][y] != -9999 && dem[i][j] == dem[x][y]) {
                    // 如果海拔相等，就选择流向已经计算的邻域流向
                    if (flowDirection[x][y] != 0) {
                        flowDir = flowDirection[x][y];
                        break;
                    }
                }
            }
        }

        // 最后返回该点的流向
        return flowDir;
    }
}