基于ArcGIS的DEM流域划分

从数字高程模型DEM(Digit Elevation Models)直接提取河网及流域信息,是分布式水文模型开发与应用的基础.本文利用ArcGIS中的水文分析工具从DEM中提取了流域水文特征.主要包括:DEM的预处理、水流方向的确定、水流累积量提取、河网的提取、集水区的提取和流域的划分.本文探讨了两种不同划分流域的方法...     

基于DEM的河流流域自动提取及其应用

利用数字高程模型DEM(Digital Elevation Models)直接提取河网及相关流域信息,是分布式水文模型开发与应用的基础。本文深入讨论了在GIS环境下,从DEM提取流域的基本原理和方法,并且以全中国流域为例,介绍了当前GIS在中国流域研究中的应用。     

数字高程模型在流域水文模型应用中的若干问题

数字高程模型(DEM)在流域水文模型中得到了广泛应用,主要是因为DEM能够自动提取流域水文模型所需要的确定流域排水结构的水文信息。回顾并讨论了DEM在流域水文模型应用中的几个问题,主要包括河网自动提取的方法、DEM中排水方向的确定以及封闭洼地的处理,同时还包括在流域水文模型中应用时DEM的结构类型及尺度问题。由于由DEM生成的模拟河网与流域实际河网间存在一定的差别,最后还讨论了如何对模拟河网进行矫正的问题。     

基于DEM的流域尺度水资源网络图构建

水资源系统网络图是流域水资源配置及调度模型的基础.但对大型流域而言,网络图构建复杂且容易犯错.为了解决该问题,本文提出一种基于数字高程模型(DEM)的水资源网络图构建方法.该方法借鉴分布式水文模型中子流域划分的思想,根据DEM数据自动绘制地表水网络中的天然水流关系.同时该算法也可以自动构建各个计算单元的地下水开采补给网络,再通过人工添加供水网络就可以完成整个水资源系统网络图的构建.该方法已成功应用于海河流域.该方法可以推进水资源系统网络图构建的科学性,及水资源系统网络图绘制工具的软件化水平,进而促进水资源配置及调度模型系统的推广与应用.     

分布式流域水文模型的DEM数据处理

分布式流域水文模型从DEM数据中提取河流,由于地图数据的比例尺、DEM网格的分辨率等原因,生成的河流可能与真实的河流不重合,流域内的径流可能汇集不到出口断面,必须对DEM数据进行处理。目前GIS软件中常用的处理方式是将河流经过的网格高程普遍降低,这种方法还不够理想。理想的DEM数据处理方法应满足以下原则:修改后生成的河流与真实的河流重合,流域内的径流能够汇入河道到达流域出口断面;DEM数据中网格的高程来自实测地图,最能代表网格的高程,只是由于对网格高程的插值滤掉了一些地形细节,因此高程修改的网格数目应达到最小。基于这个原则,提出DEM数据修改方法,平滑掉河流经过的凸起网格并且填充流域内的洼地,修改最少的网格高程,使由DEM数据生成的河流能够与真实的河流重合,达到模拟真实的径流流动路径的目的。     

基于DEM的流域降雨径流模拟——以蒲石河流域山区为例

DEM是目前用于流域地形分析的主要数据,基于DEM的水文模拟技术,在流域地形分析及水系构建等方面已形成了比较成熟的算法,给传统的水文模拟技术带来了根本性的变化。以蒲石河流域山区为例,借助流域水文软件WMS,结合ARCVIEW和SURFER软件,计算了流域的面积、周长、坡度与形状因子等参数。在生成山区数字高程模型的基础上,采用WMS嵌入的HEC-1模型对一场降雨进行了降雨径流模拟研究。     

基于DEM的流域特征提取综述

回顾了自DEM出现以来它在流域特征提取方面的应用和发展,论述和比较了提取流域特征的各种方法。包括确定流向的单流向法（D8法、Rho8法、Lea方法、DEMON法以及 D∞法）和多流向法;提取河网的识别谷点法和基于流向提取河网的方法;提取河网过程中洼地和平原区的流向确定、河网提取的方法;划分子流域和提取流域边界线的方法;计算分布式子流域特征的方法,其中重点论述了子流域长度和坡度的计算方法,以及提取控制点所控制的排水区的方法。     

子流域划分和DEM分辨率对SWAT径流模拟的影响研究

应用SWAT分布式水文模型,选择秦淮河流域为研究区,在不同的子流域划分水平和DEM分辨率条件下,进行流域径流的模拟,进一步分析子流域划分和DEM分辨率对流域径流模拟结果的影响.研究结果表明:产流量随着子流域划分数目的增加几乎没有变化,最大相对偏差不超过5%;DEM分辨率的变化对径流的模拟影响也不大,尤其在DIM格网单元低于100m时,各种DEM格网单元模拟结果的相对偏差最大约为1%.     

数字高程模型分辨率对流域地形特征参数的影响

地形特征(如高程和坡度)和水文特征(如河流长度和河流坡度)是分布式流域水文水质模型的基础输入参数,用于量化描述模型模拟流域的自然特征。这些特征参数的准确性直接影响水文水质过程模拟的准确性。应用数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)在4个不同地形的子流域研究了10种不同分辨率DEM对平均高程、流域面积、坡度、河流坡度、最长河长等参数的影响。结果表明,随着DEM分辨率降低,流域地形变缓,流域平均坡度逐渐减小;随着DEM网格分辨率的变化,子流域划分范围和河道位置也都可能发生变化,且该变化在地形起伏较小的丘陵平原地区较明显,子流域集水面积和河长进一步随之改变;河流坡度随DEM分辨率降低则呈无规则变化。从地形和水文参数两方面揭示了DEM 分辨率在分布式流域模型中的不确定性影响。     

空间分辨率与取样方式对DEM流域特征提取的影响

随着数字水文的兴起和分布式水文模型研究的发展, 利用DEM提取水文特征, 进而进行水文模拟的方法越来越广泛地为水文学者所采用. 空间分辨率的改变与DEM重新取样方式对水文模拟都会产生重要影响. 采取不同取样方法获得多种尺度的DEM, 对不同分辨率下的流域特征值进行了统计分析与比较, 引入熵的概念度量不同分辨率的DEM包含的信息量, 以及不同取样方式对信息量的影响. 并计算了以50 m DEM所包含的信息量为基准, 在不同的信息损失下所要求的最低分辨率.     

平原河网地区汇水区的划分方法——以上海市为例

借助DEM提取汇水区是分布式水文模型计算和面源污染计算的前提条件.在平坦地区直接使用DEM提取出的水系、汇水区边界与现实情况差异很大.针对现有汇水区提取方法存在的问题,在RIDEM模型的基础上提出了一种平原河网地区汇水区划分的方法,该方法通过将道路、建筑物、水系、沟渠、坑塘等影响径流途径的地物要素融合进DEM,达到细化...     

基于DEM的小流域坡长计算方法研究

基于坡地水文学、GIS空间分析原理、流域侵蚀地貌学等理论方法,对小流域坡长提取及不同坡长计算方法进行对比研究.并基于格网DEM分析目前国内外坡长的不同算法,来揭示坡长在小流域的空间分布规律.     

基于三方向搜索的DEM中洼地处理方法

数字高程模型(DEM)是流域参数提取的基础,然而DEM中普遍存在的洼地和平地影响了流域水系的自动提取,因此洼地去除方法成为研究的热点。针对现有洼地去处方法存在的问题,提出了一种基于"三方向搜索"的洼地处理方法。该方法通过对洼地及其周围网格高程值增减来达到去除洼地的目的,避免了传统填洼方法大规模的对DEM进行增高处理。实验结果表明,该算法简单易行,能有效的去除洼地,消除DEM提取的河网中的伪河道及"平行线"现象;且对DEM中高程值的改动较小,从而较大限度的保留了原始地形信息。     

基于DEM的等流时法改进研究

提出等流时单元的概念,对基于DEM的等流时流域汇流方法进行了改进。此方法不需要绘制等流时线,也不要求流域净雨是均匀的,且各单元的汇流时间可以变动,直接由各单元的汇流时间就可以计算出流域出口的流量过程。同时提出改进方法的模块化编程方法,给出调用接口,经在研究区伊通河中下游较大流域上的试用表明,该程序具有可推广性。     

TOPMODEL模型的空间尺度分析

以东江流域的岳城、胜前、东坑、蓝塘和九州五个子流域为例,应用前四个子流域分析DEM分辨率和流域大小对地形指数和TOPMODEL模型模拟结果的影响,探讨TOPMODEL模型对DEM分辨率的依赖性.结果表明:DEM分辨率对地形指数有着显著的影响,且径流模拟精度依赖于DEM空间分辨率,随着DEM空间分辨率的降低模拟得到的确定性系数逐渐减小.为了克服TOPMODEL模型难以考虑降雨空间分布不均对径流过程的影响,建立基于子流域的TOPMODEL模型,将基于子流域的TOPMODEL模型和整个流域的TOPMODEL模型应用九州子流域进行模拟比较,发现基于子流域的TOPMODEL模型能够得到精度更好的模拟效果,而且可以得到不同子流域对流域出口流量过程的贡献度,进而能够分析不同降雨情况下的流域出口洪水过程.     

分布式水文模型子流域划分中界河、海岸线的处理研究

流域划分是分布式水文模型最重要的基础工作之一.有的区域以界河或者海洋为边界,界河、海岸线上河流出口点众多,如果按照传统流域划分方法,不仅出口点定位工作量大,而且容易遗漏部分小的河流出口点,导致模拟范围与研究区域偏离过大.针对这些问题,本文提出了一种子流域划分过程中界河、海岸线的处理方法.即,通过对DEM进行特殊处理,生成界河、海岸线的模拟河网,然后选择界河的末端和海岸线的任意一端作为出口点,从而大大减小了出口点选择的工作量,提高了模拟范围与研究区域吻合的程度.该算法被成功应用到松辽流域,该区域西北面、北面、东面、东南通过国际界河和跨境河流与蒙、俄、朝三国相邻,南面比邻黄、渤海.     

DEM空间分辨率的初步分析

分布式模型的输入及其参数具有时空变异性,模型的校正也依赖于网格单元的大小,因此需要确定适当的空间分辨率来描述和控制空间变化。随着分辨率的不同, DEM的精度以及由此提取的流域特征值（如高程、坡度、地形指数、河网长度）在统计特性上也会随之变化。对50 m分辨率的DEM平均取样获得150~950 m的9组DEM,对不同分辨率下提取的流域特征值进行了统计分析,并采用信息熵度量不同分辨率的信息量。