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...     

基于DEM的流域特征提取研究——以贵州省普定县后寨河流域为例

本文以喀斯特后寨河流域为例,探讨了在Arcgis 9.0环境下从数字高程模型(DEM)中提取流域特征的详细过程,包括:DEM的生成和预处理、水流方向的确定、汇流累积量分析、河网的提取和子流域的划分以及落水洞的计算。经分析得到了研究区域河网特征以及研究区其他常用的流域特征信息,与实际河流水系特征基本吻合,从而证明该方法在分析流域的河网水系结构特征时具有一定的应用价值。     

基于DEM的川西山地河网信息提取

基于DEM数据和D8算法,对研究区河网信息进行提取。这种方法主要是通过研究区集水面积与河网密度、河源密度二阶导数关系确定集水面积的阈值,避免了利用DEM提取流域河网时对阈值确定的反复过程,有助于模拟结果的有效性和准确性;不同集水面积阈值对确定主河道的空间位置影响较小,但对河网提取的详细程度具有重要影响,集水区面积阈值越大,河网就越稀疏。     

基于DEM的珠江三角洲地区水文特征模拟与分析

根据DEM丰富的地形地貌信息,利用ArcGIS10.2平台强大的空间分析与数据处理能力,运用水流方向计算的原理进行水文特征模拟与分析,详细阐述了模拟与分析的操作过程。以珠江三角洲地区为实例,开展珠江入海口水系的无洼地水文特征模拟与分析,提取了该区域的真实水流方向、汇流累积量,通过选取适合的阈值,划分出准确地河流网络信息,模拟出珠江三角洲流域盆地,快速准确地识别出所有子流域,并确定流域出水口位置,实现对该区域水文特征模拟与分析。研究内容和结果为水文综合管理、分析,水资源信息的空间可视化浏览、查询、统计分析和水文模型的应用分析奠定了基础。     

基于分形分维和数学函数的南流江流域河网信息提取

利用南流江流域30 m分辨率的DEM数据,介绍了Arc GIS中进行河网提取的一系列过程,并利用其图解建模工具,提取南流江流域的不同汇流累积面积的水系河网,实现了提取过程的流程化处理。分别统计河源密度和沟壑密度,并分别计算它们与汇流累积面积的几何函数关系,并对其进行二阶求导,确定其二阶导数关系,得到合适的汇流累积阈值,并借助分形分维理论对河网的分维值进行了验证。利用函数关系和分形分维确定汇流累积面积提取水系河网的方法有效地避免了人工选择汇流累积面积的主观性,提高了研究结果的准确性和可靠性,在知道研究流域河网分维值的前提下,可快速获取准确的汇流累计面积阈值。     

适用于大河流域的栅格DEM洼地填充算法

针对地势平坦且空间范围较大的流域水系自动提取任务中,采用常规的洼地填充算法难以提取出完整水系,形成大量"断头河"的问题,提出了一种能够导出整个数字高程模型(DEM)所有像元被淹没的次序表的方法,由该次序表构成的矩阵代替原有DEM来实现流向的计算,进而提取出累积流向及分级河道。经用覆盖中心流域的高精度DEM以及覆盖黄河和长江等大型流域的DEM来测试,结果表明:用其他算法提取结果均发生了"断头河"错误,而该方法则能提取出完整的水系。这种方法能正确实施洼地填充和像元填平处理,可以适应于任意规模和精度的DEM填洼问题,具有较强的鲁棒性,克服了以往算法难以处理大河流域DEM洼地填充的不足。     

滇池SRTM DEM数据的流域特征自动提取

以滇池流域为试验对象,在NASA发布的3弧秒SRTM DEM数据的基础上,运用Arc Hydro Tools进行流域特征的提取,结果表明,以3弧秒的SRTM数据为基础提取的流域河网与水利部门提供的数字河网基本相符,而提取的流域面积与实际流域面积十分接近,显示了SRTM DEM数据在中小型湖泊流域地表水文模拟方面的优势.     

DEM空间尺度对岷江上游流域特征提取的影响

DEM分辨率是描述DEM地形精确程度的一个重要指标,同时也是决定DEM使用范围的一个主要影响因素。此处以岷江上游流域为研究区,Arc GIS为技术支撑,分析DEM空间尺度对流域特征提取的影响。首先,采用7组不同分辨率的DEM数据,通过5类不同特征参数的提取来进行DEM尺度效应的定量分析。其次,借鉴坡度中误差法思想和信息熵理论,综合分析高程、坡度和地面粗糙度来确定该地区DEM研究的分辨率合理范围。结论表明:随着DEM栅格大小的不断增大,高程区间和坡度随之减小;地面粗糙度的减小表现出地形的平坦化;信息熵所包含的内容减少;河网总长度和河网密度也随之变短变稀疏。文中岷江上游流域特征提取研究的DEM最佳空间分辨率区间为30~60 m。     

基于ArcSWAT的漓江流域河网水系自动提取对比研究

流域水系提取是山洪预报、分布式水文模拟等研究的基础和关键。基于SRTM_V4 DEM和ASTER GDEM两种数字高程数据,运用ArcSWAT对漓江流域水系进行提取,用河网套合差方式对提取结果进行评价。结果表明,通过引入该地区矢量图层进行胁迫的方法所提取的河网水系精度最高;在无辅助信息胁迫条件下SRTM_V4 DEM数据对地形的表达比较准确,但通过修正后的ASTER GDEM数据更适用于流域水系提取。     

一种汇流累积量分析的河网分级算法

针对目前河网分级算法不能有效确定主次关系的问题,该文在数字高程模型(DEM)分析的基础上,提出一种基于汇流累积量的河网分级算法。首先,对矢量化的河网添加汇流累积量属性,并在其基础上构建树状结构的河网拓扑关系。然后从流域的出水口开始,逆流而上利用河网主干提取算法对河网逐层遍历提取主干。最后根据每一层级的主干提取结果对河网分级。实验结果表明,本文提出的河网分级算法能够较好地确定河网的主干,反映河网中河段的层次关系,且与分级后的山脊线网络衔接良好。     

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。     

The isotropic organization of DEM structure and extraction of valley lines using hexagonal grid

The automatic extraction of valley lines (VLs) from digital elevation models (DEMs) has had a long history in the GIS and hydrology fields. The quality of the extracted results relies on the geometrical shape, spatial tessellation, and placement of the grids in the DEM structure. The traditional DEM structure consists of square grids with an eight‐neighborhood relationship, where there is an inconsistent distance measurement between orthogonal neighborhoods and diagonal neighborhoods. The directional difference results in the extracted VLs by the D8 algorithm not guaranteeing isotropy characteristics. Alternatively, hexagonal grids have been proved to be advantageous over square grids due to their consistent connectivity, isotropy of local neighborhoods, higher symmetry, increased compactness, and more. Considering the merits above, this study develops an approach to VL extraction from DEMs based on hexagonal grids. First, the pre‐process phase contains the depression filling, flow direction calculation, and flow accumulation calculation based on the six‐neighborhood relationship. Then, the flow arcs are connected, followed by estimating the flow direction. Finally, the connected paths are organized into a tree structure. To explore the effectiveness of hexagonal grids, comparative experiments are implemented against traditional DEMs with square grids using three sample regions. By analyzing the results between these two grid structures via visual and quantitative comparison, we conclude that the hexagonal grid structure has an outstanding ability in maintaining the location accuracy and bending characteristics of extracted valley networks. That is to say, the DEM‐derived VLs based on hexagonal grids have better spatial agreement with mapped river systems and lower shape diversion under the same resolution representation. Therefore, the DEMs with hexagonal grids can extract finer valley networks with the same data volume relative to traditional DEM.     

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。     

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.     

岷江上游流域DEM的河网提取

DEM中包含了丰富的地质地貌、水文等信息,是流域分析的主要数据来源之一。详细介绍了利用DEM数据提取流域水系信息特征的方法,并以岷江上游为例,对DEM进行预处理,然后采用ArcGIS 9.3软件平台下Hydrology模块提供的D8算法来确定水流离开DEM栅格单元的方向,并计算流向各栅格单元的水流累积量,再根据给定的集...     

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。     

栅格DEM微地形分类的BP神经网络法

栅格DEM微地形分类是数字地形精细化应用的基础，基于规则化知识的栅格DEM微地形分类方法存在自动化程度低、分类残缺等问题。本文利用BP神经网络的优势构建了栅格DEM微地形分类的人工智能方法与实现途径。以山体部位分类为微地形分类典型样例进行试验验证与分析，试验结果表明，栅格DEM微地形分类的BP神经网络法较已有的地形因子叠加分析方法存在明显优势，不仅在流程上可避免烦琐的数据叠加分析过程，而且分类结果的完整性和错分率都得到有效改善；在山体部位分出的6种微地形中，冲积地对该方法适应性最强，准确率为100%，背坡的适应性最弱准确率为89.23%。     

基于SWBD修复的SRTM DEM的1∶250000水系自动更新——以浙江省瓯江流域为例

以浙江省瓯江流域为例,基于SWBD修复的SRTM DEM数据,采用Arc Hydro Tools水文分析工具自动提取瓯江水系,并分地貌、分河流等级地定量评价水系数据精度,开展1∶250 000水系自动更新的可行性研究。结果表明：①SWBD修复的SRTM DEM的空白区域面积为54.78 km2,有效地弥补了SRTM DEM的数据缺失,进而提高了水系提取的准确度和精度;②与1∶250 000水系数据相比,基于SWBD修复后的SRTM DEM,在小起伏山、中起伏低山、低海拔丘陵上提取的水系数据精度高于其他地貌,而干流、一级支流、二级支流的精度又高于三级支流;③以资源三号卫星ZY-3遥感影像为参照,从水系上采集同名点反复比较点位精度后发现,利用SRTM DEM提取的水系符合制图规范和测绘内业规范（限差1 mm）,可以满足1∶250 000水系自动更新的要求。