相对于坡度、曲率等局域地形属性而言，单位汇水面积（SCA）、以及基于SCA定义的地形湿度指数等一系列区域地形属性从设计之初就是面向地理学科，具有鲜明的地理学含义，但在算法方面却远不及坡度、曲率等局域地形属性算法的研究那么成熟。三十余年来，学界提出的区域地形属性算法数量众多、结果各异，虽然有些算法已被成熟的GIS软件所普遍地实现，但究竟哪些算法较优、不同算法的各自适用性如何等等问题并无定论，有待深入研究。而与此同时，区域地形属性（尤其是基于栅格数字高程模型（DEM）计算的区域地形属性）在地表过程研究所涉及的水文、土壤、地貌等诸多领域中已有了广泛而重要的应用。因此，对区域地形属性算法的深入研究十分迫切。

在此背景下，我和近几年逐步形成的研究小组在区域地形属性算法方面，尤其是针对以栅格DEM计算单位汇水面积的多流向算法，开展了理论推导、算法设计、评价方法、并行实现等一系列的研究工作，在近5年取得了一定的进展。我自己觉得这么小题大做下来，发出的几篇文章还算各有呼应，下面按照研究工作的大致先后次序简要梳理一下，算是在自家门口吆喝一下。感兴趣的可以读一下，写相关文章时可以引用一下，谢谢先！ 

1）算法设计

我在数字地形分析方面最初的切入点就是新的多流向算法的设计，提出了随局域地形条件自适应的多流向算法，以解决已有的多流向算法常采用固定的水流分配方式而对地形条件的变化考虑不足的问题。这方面的研究不但很快获得了青年基金的资助，也收获了我作为第一作者的第一篇SCI文章，在07年正式发表在IJGIS上。之后以此为基础，又进一步结合最大下坡的概念设计出了随局域地形条件自适应的地形湿度指数算法。主要的文章如下： 

秦承志，朱阿兴，李宝林，等. 基于栅格DEM的多流向算法述评. 地学前缘，2006，13（3）：91-98.

Qin C, A-X Zhu, T Pei, et al. An adaptive approach to selecting a flow-partition exponent for a multiple-flow-direction algorithm. International Journal of Geographical Information Science, 2007, 21(4): 443-458.

Qin C-Z, A-X Zhu, T Pei, et al. An approach to computing topographic wetness index based on maximum downslope gradient. Precision Agriculture, 2011, 12(1): 32-43.

至于这些新算法在土壤制图、陆面过程模型等领域中的应用，则主要是通过辅助合作者在其各自研究领域中进行应用来体现了。 

2）评价方法

没有经过评价的算法是不可用的。相对于通常所采用的以实际DEM评价流向算法的方式，通过数学模型构建人造表面来定量评价流向算法，可以避免数据源误差干扰评价结果等问题，从而专注于对算法误差的定量评价。但受限于SCA理论值推导的困难，现有的适用于流向算法误差评价的人造面模型仅能模拟最简单的地形条件，与实际中普遍存在的复合地形条件缺乏对应，影响了评价结果的适用性。针对该问题，我指导学生设计了一套能模拟实际地形中普遍存在的复合地形条件、适用于区域地形属性算法误差评价的人造面模型。这个工作起步挺早，研究成果才刚被《International Journal of Geographical Information Science》录用待刊，详见博文：《在地形属性算法评价方面取得的进展》。

3）并行实现

在实际计算SCA时，通常需用到具有迭代计算特点的DEM预处理算法和具有递归算法特点的多流向算法，其应用经常需面对大区域、高分辨率的大规模栅格DEM，所体现出的数据-计算密集型特点在数字地形分析实际应用中很有代表性。迫切需要对算法运行效率进行改进，以解决运行效率问题。针对该问题，我指导学生利用单台PC机中的图形处理器（GPU）设备，提出了新的并行策略并研发了新的并行算法。所提出的并行策略也适用于其他具有迭代、递归特点的数字地形分析算法的并行化设计。这个工作的投稿和发表异常顺利，详见博文：《在数字地形分析并行算法设计方面取得的进展》。文章今年上半年发表在《Computers & Geosciences》后，列该期刊今年第二季度Top25 Hottest articles的第三位。

4）理论推导

在我研究小组已在区域地形属性算法研究方面开展了算法设计、评价方法、并行实现等一系列的研究工作之后，我的一个学生很有创新思维，在算法并行化的技术工作中，想到回头溯源，去对多流向算法20年来的经典基础公式从水文学理论出发进行重新推导，并且发现了这个公式中用到的坡度似乎更应该采用正弦sin形式而非目前所普遍采用的正切tan形式。我指导他撰写了短文来提出并论证这个问题，详见博文：《对多流向算法经典公式的再思考》。至于学界是否最终接受这一点、如何最终通过设计新算法来解决这个问题，那还有很长很多的研究工作要做，是后话了，只可惜眼前研究小组人马有限，没有精力跟进。

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