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。     

山丘区小流域地形空间分析及数字信息提取

山丘区小流域地形特征及数字水系的自动提取为山洪防治提供了必要的数据准备.本文采用地形特征自动提取软件包DigitalHydro,对山区小流域地形及水系基本信息进行了提取试验.研究中,地形数据引用栅格型DEM数据SRTM,水平分辨率接近90m,研究对象为浙江省姜湾水文实验流域.该流域拥有3个流量站,提取的集水面积分别为20.64km2,10.21km2,1.31km2,误差分别为-1.2%,0.1%和-3.0%.分析显示,流域地形总体起伏较大,平均坡度为33%,现有DEM分辨率能满足流域水系等基础信息的提取.但在河谷地带存在洼地,造成提取的水系与实际情况存在一定差异,提取水系时,局部需要引入空间分辨率更为细致的地形信息.     

数字高程模型预处理方法的研究进展

数字高程模型(Digital Elevation Model,简称DEM)是地形表面形态属性的数字化表达,被广泛应用于流域水文模拟中河网水系的提取.从DEM直接提取的河网水系及相关的流域地理空间信息,是分布式水文模拟的地理信息平台.由于DEM中洼地和平坦区的存在会影响水流方向的确定和数字河网的正确提取.因此在河网自动提取过程中必须首先对DEM数据进行预处理.本文对国内外各种DEM预处理方法进行了归纳总结.将DEM数据预处理方法分为两大类:分步处理法,以及一体化处理法.分步处理法按处理对象又可分为洼地处理方法和平坦区处理方法两部分;而一体化处理法则采用迭代算法同时对洼地和平地进行处理.     

处理DEM中闭合洼地和平坦区域的一种新方法

数字高程模型(DEM)中的闭合洼地和平坦区域影响着流域排水网络的自动提取.目前已提出很多方法来处理这两种地形,但均针对已经形成的DEM单元网格进行处理,结果往往生成伪河道及平行河道.在回顾分析了这些方法存在的问题后,提出了一种新的处理方法,该法认为DEM中的闭合洼地和平坦区域是由于低质量的资料输入、生成DEM时的内插误差等引起的.通过增加输入地形高程信息,避免了DEM中平坦区域和闭合洼地的生成,从而使由DEM生成的河网与实际河网能够精确拟合.实例分析表明,该方法效果明显.     

基于地图代数的数字地表流线模拟研究

降雨在地表上随地形流动自然形成沟谷线、汇流区、分水岭等流域形态,研究地表流水线的数字模拟对数字流域水文分析具有重要意义.提出数字地表流线模型的概念,只考虑地形因素,利用等高线图建立一个能获得区域内每滴雨水沿地表流动的轨迹模型.并运用地图代数的距离变换对等高线及所在空间进行全方位的距离度量,研究了数字地表流线模型的建立方法.实验表明,该模型利用距离变换信息而不是高程计算流向,可避免DEM高程误差对流向、流线的影响,且不需要在DEM上进行复杂的洼地、平地的识别与处理.该模型对原始数据要求不高,能有效应用于沟谷线的自动提取、汇流区自动分割和分水线网络的自动提取.     

强人类活动干扰下的平原区数字水系构建

由于满足人类生产生活的需求,人类对河道的开发利用使得河道水系变得纵横交错,在平原区的很多河道高程不断的变化,甚至河流流向变成了与原来相反;因此采用常规方法在利用DEM提取数字水系时就会产生断开或者假水系的情况.针对以上情况,本文建立了采用强可视化算法等方法进行DEM的处理及河系提取,具体为:首先在流域实际水系的基础上,提炼出可反映实际水系主要特征和过程的概化水系,其次对断开或不舍理处的DEM采用本文建立的强可视化算法进行分析,并采用缓冲区算法和双线性插值算法进行修改,最后对得到的DEM进行河系提取.运用以上方法,本文以天津市为倒进行了应用,并与传统算法和高程增量遮加方法提取的DEM水系相比较,结果表明该方法更适合平原区数字水系的提取,并能得到与实际情况吻合的水系.     

数字化流域及流域信息提取方法研究

介绍了基于数字高程模型(DEM)的流域信息提取方法,包括:DEM预处理,流向及集水面积的确定,水系的生成及子流域的划分方法以及流域面积、长度、坡度、坡向等信息的提取.并将这些方法应用于安徽境内的呈村流域,进行了实例验证,构建了数字化流域.     

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。     

数字流域水系构建方法浅析

基于辽河水系老哈河流域栅格DEM数据,分别采用数字高程流域水系模型(DEDNM)、河流工具RiverTools、地理信息系统Arcview软件,根据地形提取水系信息,构建数字流域,并分析比较了三者在凹陷区域识别、水系、子流域及其拓扑关系生成方面的差异。总的来说,数字高程流域水系模型的可修改性较好;而RiverTools软件可视化程度高,使用方便,并具备强大的图示和地形分析功能;Arcview基于地理信息系统(GIS)更易于进行二次开发。     

基于栅格DEM的多流向算法述评

基于栅格DEM的流向算法是数字地形分析的重要研究内容之一。在分布式水文模型、土壤侵蚀等领域中,当需要获取与流向直接相关的水文参数(如汇流面积、地形指数等)的详细空间分布时,多流向算法(MFD)明显优于单流向算法(SFD)。根据所采用的水流分配策略,将现有MFD分为四类:(1)固定水流分配权重的MFD;(2)水流分配权重随汇流面积变化的MFD;(3)水流分配权重随局域地形特征变化的MFD;(4)基于局域形态单元的MFD。从模型合理性、算法复杂度和易用性、对DEM误差的敏感性等方面进行的分析表明,水流分配权重随局域地形特征变化的MFD优于其他三类MFD。目前对MFD采用人造DEM数据集的直接定量评价研究还十分不足,文章以一个例子来体现直接定量评价MFD的可行性及有效性,同时也定量反映出水流分配权重随局域地形特征变化的MFD具有更低的计算误差。目前通用的针对流向算法的DEM洼地平区预处理算法多针对SFD而设计,不适合MFD的实际应用,本文对适用于MFD的DEM预处理算法所应具有的特征也进行了讨论。     

基于数字高程模型的中国岩溶地貌研究进展及前景分析

数字高程模型（DEM）蕴含丰富的地形地貌信息,基于DEM的数字地形分析方法为岩溶地貌研究提供了科学、有效的技术手段。文章针对前人应用DEM研究中国岩溶地貌所涉及的关键技术方法,从岩溶地貌识别的尺度效应、岩溶地貌的识别与分类、岩溶地貌的形态及格局分析、岩溶区生态环境变化等方面进行了梳理和分析,提出未来应构建科学的岩溶地貌数字分类体系,对岩溶地貌进行多尺度、深层次的地形分析和定量表达,并从地形现状研究拓展到地形演变的过程与机理研究,发掘出DEM在岩溶地貌研究中更多的应用。      

动态链表在提取数字流域排水结构中的应用研究

本文具体介绍了一种结合DEM和实际数字河网确定流域排水结构的方法。该方法引入了链表的概念,在利用流域实际数字河网从流域的出口向上游搜索的过程中,对于湖泊水库等宽度大于一个栅格的河网地区建立链表,通过图的遍历来确定有河网流过的栅格的水流方向。并对无河网地区进行相应处理,保证无河网地区流向的合理性。这样提取的河网可以保证是连续的,提取的模拟河网与实际河网的吻合显示出了高度的一致,并在一定程度上解决了实际洼地和伪洼地的判别。经过黄河流域的算例验证,表明该法简单可行。     

基于ArcGIS图解建模的水系自动提取研究

以DEM数据为基础,根据水系自动提取原理和过程,利用ArcGIS模型生成器构造水系自动提取的图解模型,依次实现洼地填充、水流方向计算、汇流累积量计算、矢量河网的生成,从而完成自然水系的一步提取.     

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...     

An efficient algorithm for assignment of flow direction over flat surfaces in raster DEMs based on distance transform

Flat surfaces or areas with no local gradient are general types of terrain in raster Digital Elevation Models (DEMs). When a DEM is used for automated hydrological analysis, it is necessary to assign flow directions over flat surfaces. This paper presents an improved algorithm for assigning flow directions over flat surfaces that builds on earlier work and offers efficiency improvements. The improved algorithm use distance transform method to calculate the distance values of cells in flat surfaces towards lower terrain and away from higher terrain, which can replace the recursive process in the earlier algorithm by a linear process, and reduce random data access. Furthermore, the improved algorithm assigns weights with different values and signs to the two distance values to guarantee that all flat surfaces are drained, which avoids the need to label each flat surface using the flood-fill algorithm in the earlier work. Comparisons of speed indicate that the improved algorithm is more efficient in assigning flow directions over flat surfaces.