局部曲面正切曲率与流线曲率的水流路径算法

在局部特殊地形如细窄的沟渠等地带,水流方向可能是惟一的,即当前点的水应全部流入下游惟一的格网点,此时若采用多流向算法不仅会导致水流方向产生较大误差,而且可能影响区域汇水面积的精确计算。为解决此问题,本文提出了一种水流路径算法,该算法通过以各格网点为中心建立3×3窗口范围内的局部趋势面,利用该点在局部趋势面中的正切曲率和流线曲率选取合适的单流向或多流向算法来确定并计算该点的水流流向及流量分配比例。最后通过实例证明了该方法在水流累积量计算中的良好效果,并在一定程度上为格网DEM沟谷段和分水线段的提取奠定了基础。     

局部曲面正切曲率与流线曲率的水流路径算法

在局部特殊地形如细窄的沟渠等地带,水流方向可能是惟一的,即当前点的水应全部流入下游惟一的格网点,此时若采用多流向算法不仅会导致水流方向产生较大误差,而且可能影响区域汇水面积的精确计算。为解决此问题,本文提出了一种水流路径算法,该算法通过以各格网点为中心建立3×3窗口范围内的局部趋势面,利用该点在局部趋势面中的正切曲率和流线曲率选取合适的单流向或多流向算法来确定并计算该点的水流流向及流量分配比例。最后通过实例证明了该方法在水流累积量计算中的良好效果,并在一定程度上为格网DEM沟谷段和分水线段的提取奠定了基础。     

基于DEM的水系自动提取算法研究

基于数字高程模型（DEM）的水文信息自动提取,是进行水文模型研究的重要组成部分,利用 DEM数据进行快速而正确的提取信息将大大提高水文模型的应用效率,为更好地完成水文、地质分析提供保证。对利用DEM获取水文信息的洼地填充算法、水流方向计算算法进行分析研究,并通过编程加以实现,最后将水系提取进行了测试,与ARCGIS中的实现结果对比,结果较一致、实现效率较高。     

基于ArcGIS的水文流域分析及应用

在理解基于DEM数据进行水文分析的基本原理的基础上,利用ArcGIS提供的水文分析工具对DEM数据水文流域进行了分析和研究,并将其运用于实际生产生活中,为险情预报、土质研究、降水分析等提供了帮助。     

基于规则格网DEM的地形特征提取算法

提出并实现了一种基于规则格网DEM的地形特征线提取算法,该算法在现有地表水流模拟方法的基础上将矢量操作与栅格操作结合起来对规则格网DEM中的洼地进行填平处理,采用邻域格网分组扫描方法确定平地水流方向,与以往算法相比在提取效率和结果准确性等方面都有了明显的改进,从而也使其更加适合于对大规模的DEM数据进行处理,采用各种尺度的DEM进行试验的结果验证了以上结论.     

从规则格网DEM自动提取汇水区域及其子区域的方法

从DEM自动提取的汇水区域及其子区域信息对进一步的水文分析有着重要的辅助作用.在经过洼地处理的DEM及得到水流方向矩阵的基础上,本文提出并实现了一种汇水区域及其子区域的提取算法.该算法首先提取整个DEM区域内每条河流的汇水区域,然后按照不同的要求划分子区域.经过试验,与现有的方法相比,该算法在提取效率和结果准确性方面都有明显提高.     

最佳DEM分辨率的确定及其验证分析

在玛尔挡地区格网DEM的数据上选择实验样区,以不同分辨率情况下DEM数据对地表模拟表达的逼近程度为研究对象,最优逼近时的栅格单元大小的临界值就是所求的最佳分辨率。在分析坡度中误差法和公式法等常见方法的基础上,借鉴坡度中误差的思想,选取区域地形粗糙度K、剖面线长度SL两个定量指标来综合分析确定该地区格网DEM的最佳分辨率。在ArcGIS平台上对方法进行了实验验证,得出分别以2m和8m作为玛尔挡地区1∶10 000和1∶50 000 DEM生产时是最佳分辨率的结论。研究表明这种解决办法不仅可以克服GIS空间分析中DEM分辨率确定的盲目性和随意性,而且能确保基于DEM的各种空间分析的精度,为相关研究提供重要的参考价值。     

LZD模型多维粗差发现和定位能力分析

不借助地面控制点的DEM匹配差异探测算法是多时相DEM分析的最新发展方向。现有的算法大多把DEM表面差异作为粗差进行处理,算法性能得到了较大的提高,但忽略了对DEM匹配模型多维粗差的可发现和可定位能力进行分析,而这是DEM差异探测算法的理论基础。本文采用测量误差和可靠性理论中的判断矩阵法,通过理论分析和模拟试验验证了对于实际DEM而言,LZD模型具备多维粗差发现和定位能力。基于LZD模型的DEM差异探测算法能够正确地探测表面变形,这就完善了DEM差异探测研究的理论基础。     

基于DEM划分流域河网坡岸带汇水区的方法研究

基于DEM提取流域河网、生成子流域的理论方法研究已经有了一定的进展,并得到了广泛应用.在DEM生成河网的过程中形成的网格流向矩阵和网格累积矩阵能够充分揭示流域网格单元的水流方向特征和汇水面积特征,利用这些特征关系能够对流域进行更进一步的划分,更好地满足实际需要.本文在DEM提取流域河网的基础上,结合网格流向矩阵,精确解...     

构建城市地表产流和汇流模型探讨

本文基于空间离散化理论与方法和DEM技术,将城市地表划分成一系列网格单元,从水平方向和垂直方向研究城市地表空间位置和综合因素的空间离散化描述、表达以及参数模型化处理机制,创新构建出一个特定的以DEM空间离散化解析函数式表达的、综合顾及城市地表地形特征、下垫面物质形态和人工建筑物等因素的地表产流和汇流模型,实施城市地表产流和汇流的路径以及水流累积量的分析计算。     

A Triangular Form‐based Multiple Flow Algorithm to Estimate Overland Flow Distribution and Accumulation on a Digital Elevation Model

In this study, we present a newly developed method for the estimation of surface flow paths on a digital elevation model (DEM). The objective is to use a form‐based algorithm, analyzing flow over single cells by dividing them into eight triangular facets and to estimate the surface flow paths on a raster DEM. For each cell on a gridded DEM, the triangular form‐based multiple flow algorithm (TFM) was used to distribute flow to one or more of the eight neighbor cells, which determined the flow paths over the DEM. Because each of the eight facets covering a cell has a constant slope and aspect, the estimations of – for example – flow direction and divergence/convergence are more intuitive and less complicated than many traditional raster‐based solutions. Experiments were undertaken by estimating the specific catchment area (SCA) over a number of mathematical surfaces, as well as on a real‐world DEM. Comparisons were made between the derived SCA by the TFM algorithm with eight other algorithms reported in the literature. The results show that the TFM algorithm produced the closest outcomes to the theoretical values of the SCA compared with other algorithms, derived more consistent outcomes, and was less influenced by surface shapes. The real‐world DEM test shows that the TFM was capable of modeling flow distribution without noticeable ‘artefacts’, and its ability to track flow paths makes it an appropriate platform for dynamic surface flow simulation.     

基于数字高程模型的混合流向算法

从数字高程模型提取的汇水网络和汇水区等信息是分布式水文模型及应用分析的基础参数,基于地表汇水模拟的算法是提取该类信息的主要方法,其中,水流方向的确定对提取结果有着直接的影响。单流向算法因其易于实现、易于确定上游汇水区等特性,得到了广泛应用,然而单流向算法在坡度平缓区域会产生不自然的平行径流,能模拟地表水流分散径流特点的多流向算法可以在一定程度上避免此问题,但多流向算法使得不同区域的汇水单元可能存在交叉。本文结合两类流向算法各自的优点和适用性,设计实现了一种混合流向算法,以期在不同的地形条件下模拟得到更加合理的水流分配。首先,使用基于模板的形态检测方法,在给定阈值的基础上,对数字地形进行了分类,DEM被划分为山谷、山脊、鞍部、缓坡和陡坡5类。对陡坡、山谷和山脊区域运用单流向算法;对缓坡和鞍部区域采用多流向算法确定径流方向并进行水量分配。本文选取了黄土地貌和中低山丘陵的两个流域作为研究区,利用并采用了30 m和90 m两个分辨率的DEM。本文研究将混合流向算法与现有其他算法的结果进行比较。相比于多流向算法,该算法结果中的分散效应受到明显的抑制,相比于单流向算法,非自然的平行径流也大幅减少。同时,混合流向算法在较大分辨率DEM上（30 m）改进效果更加明显。     

并行化多流向策略的栅格河网提取算法

流域栅格河网提取是数字地形分析的一个重要应用。为减少数字高程模型(DEM)预处理而产生的伪河道及平行河道,提出基于并行化多流向策略的栅格河网提取算法。通过水流传输矩阵模拟水量的自然流动过程,可直接应用于原始DEM。从河网空间形态和算法运行效率两方面与串行MFD算法、R&N算法及D8算法进行对比,结果表明,多流向策略得到的河网与实际地形形态更加吻合,使用并行策略后,算法的效率比也较其他算法有明显提升。     

基于DEM的平缓地区水系提取和流域分割的流向算法分析

本文以地势较为平坦的秦淮河流域为实验样区,以高精度DEM(5m分辨率)和地形图水系为基础数据,对比分析了单流向算法(D8算法)、多流向算法(Dinf法)以及添加数字化河道信息后的单流向算法(AgreeD8算法)3种算法下水系提取和流域分割的结果。实验结果表明,提取得到的水系更逼近于实际河网,该算法既有效提高了水系提取和流域分割的精度,又保留了D8算法模型简单、稳定性强、运行效率高等优点。     

正六边形规则格网表达的DEM谷地线提取

基于规则格网DEM谷地线提取受格网的几何形态、空间剖分和网格布局影响较大。传统的四边形格网D8算法中，四边形网格的角邻域与边邻域存在的距离度量差异，影响了其计算结果对于地形变化的表达在两方向上的均衡性，从而影响了谷地线提取结果。六边形格网具有邻域一致、各向同性、紧凑、采样率高等优点，在空间场建模中越来越得到重用。本文旨在探求六边形格网结构在DEM谷地线提取中的性能特征，发现其与四边形格网比较的突出优势。基于六邻域处理单元，对六边形格网DEM谷地线提取过程中填洼、流向计算及平地区域流向判定作预处理，然后对流向线作拓扑连通组织，从而实现基于六边形DEM的谷地线提取。本文比较发现六边形方法在谷地线形状特征保持方面能力强，随着分辨率减小，六边形DEM所提取的谷地线与实测数据吻合程度高，弯曲特征继承性强。同时，在相同数据存储量条件下，六边形DEM数据精度更高，且其提取的谷地线网络的形状特征更为精细。     

基于DEM的地形曲率计算模型误差分析

地形曲率是地形表面几何形态和地学建模的基本变量之一。本文首先对曲率计算模型进行了归纳,然后通过数据独立的DEM误差分析方法和实际DEM的分析验证,对目前九种曲率计算的三类曲率计算模型进行了量化分析比较。研究结果表明,当DEM数据精度比较高时,高次曲面(四次曲面)能给出较高精度的曲率计算结果,而当DEM误差较大时,低次曲面(二次曲面)由于具有误差的平滑作用而能产生较高精度的曲率值。     

基于规则格网DEM的等高线提取算法的优化与实现

随着DEM数据获取质量的日渐提高,利用规则格网DEM准确快速地提取等高线已经成为等高线自动绘制及DEM精度评估的重要方法之一。本文在传统算法的基础上,提出了遍历状态值、中心点符号法、"视点"等概念,分别对格网遍历原则、等高线走向二义性问题及等高线方向一致性处理等方面进行了优化,并使用C++语言在VC++6.0集成开发环境中实现了该算法。     

基于DEM提取水系的洼地处理新算法

对洼地积水问题进行了深入研究,从洼地处理和平地处理着手提出了新的解决思路,并在Visual Studio2005平台下,采用ArcGIS Engine组件开发了试验模块,并通过试验数据进行水系的提取。对比发现,算法提取的水系比ArcGIS填平预处理后提取的水系更加连续,且与原始DEM地形在三维显示状态下可以很好地拟合。     

基于主成分分析法的DEM粗差定位

规则格网DEM数据结构简单,易于存储,因而针对于它设计的粗差探测算法成果丰富,较为常用的有基于坡度信息算法以及基于参数统计方法。本文在现有算法的基础上,将主成分分析法应用到DEM粗差定位中,充分考虑DEM数据空间相关的特性,使粗差检测更为准确可靠。本文采用实测的ZX铁路线DEM数据对该算法进行检验,从试验结果可以得知,新算法不仅适用于生产者,也可面向最终用户。