基于DEM流域河网水系的提取研究

本文介绍了一种从DEM中提取流域河网水系的实用方法.该方法首先对DEM进行预处理即洼地的确定、填充和平地的抬升;然后采用D8算法确定DEM中每一个栅格单元的水流方向,根据水流方向数据,计算每一个栅格单元的上游集水面积,再根据给定的阈值,得出河流栅格网络图,生成需要的水系.此外,以古佛河小流域为例进行了水系提取,其结果与实际水系几乎完全匹配.     

数字高程模型在流域水系拓扑结构计算中的应用

简要回顾了利用数字高程模型自动提取流域水系的方法,着重介绍了Martz和Garbrecht开发的数字高程流域水系模型(DEDNM)的基本原理、模型结构、计算流程,包括数字高程模型中凹陷区域的识别和消除、平坦部位水流流向设定、流域分水线勾划、河网生成、河网与子流域编码及河网结构拓扑关系的建立,并将其应用于淮河史灌河流域--全球能量与水分循环亚洲季风试验强化观测区。结果表明该模型能够很好地自动生成流域水系,从而为分布式水文模型的开发研制提供了坚实的基础。     

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ArcGIS和DEM在水文流域模拟中的应用

利用ArcGIS软件中的水文分析工具,在DEM表面之上再现水流的流动过程,最终完成水文分析过程。列举实例对ArcGIS与DEM数据进行提取河网、河网分级、生成流域边界等水文分析工作,对形成的水文模型与真实地形进行比较和分析误差。实验结果表明模拟出的河网与水利部门提供的地形资料基本相符,后续研究可利用更高质量的DEM影像进行提取。     

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的分布式流域水文模型及应用

提出了一个基于数字高程模型(DEM)的分布式流域水文模型,主要用来模拟湿润地区的蓄满产流机制。通过建立土壤蓄水能力和地貌指数的关系来描述蓄水能力的空间分布。坡面流流向采用多向流法来决定。应用结果表明,该模型模拟流量过程的精度较高,与三水源新安江模型、TOPMODEL基本相当;而且模拟的土壤蓄水量的空间分布也基本符合水文规律。     

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。     

ArcGIS环境下基于DEM的信息提取及应用

数字高程模型(DEM)数据中包含了丰富的地形、地貌、水文信息,它能够反映各种分辨率的地形特征和水文特征。本文以青海雁石坪地区DEM数据为例,详细介绍了在ArcGIS软件中提取地形信息和水文信息的方法、步骤以及提取时应注意的问题。     

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.     

数字高程模型信息提取与数字水文模型研究进展

回顾了数字高程模型(DEM)数据的信息提取方法,阐述了由DEM提取的信息在水文水资源领域应用的现状,探讨了数字模型在水文科学中的作用和数字水文在数字地球所处的地位及应用前景。     

基于ArcGIS的DEM水系盒维数的计算

水系分形维数的计算与分析,有助于深入理解其与地貌发育、流域径流和侵蚀产沙等过程之间的关系。本文从分形维数的计算原理出发,结合目前最流行的GIS软件,提出了新的水系盒维数计算方法,并以安塞纸坊沟流域为例,说明该方法能较好地反映流域地貌特征。     

水沙物理模型CASC2D-SED的DEM尺度效应发生机制

DEM分辨率对分布式水沙过程模拟具有重要影响,然而,产生影响的内部机制尚不明确。改进水沙物理模型CASC2D-SED的结构,将坡度由DEM在模型内部直接提取改为由模块单独计算,并将坡度设计为模型的独立输入参数,通过单独改变坡度参数来研究坡度对水沙模拟DEM尺度效应的影响。基于改进的CASC2D-SED模型,以内蒙古准格尔旗沙圪堵镇附近的一个小流域为研究对象,以无人机航测的1m分辨率DEM数据、野外实测与室内实验获得的土壤特性数据、土地利用数据和降雨数据为基础,采用3种水沙模拟方案进行多象元尺度的水沙过程模拟,进而探索水沙过程模拟的DEM尺度效应及发生机制。研究表明:⑴在4~20m GRID分辨率区间模拟的径流量位于323.18m3和411.43m3之间,波动不大;⑵2~20m GRID分辨率区间内,模拟的侵蚀流量在3.43m3和65.61m3间变化,波动很大;(3)坡度和径流路径是水文过程模拟DEM尺度效应的两个对立影响因子,是水文过程模拟DEM尺度效应不明显的主要原因;⑷DEM尺度效应对侵蚀输沙具有重要影响,地形坡度是侵蚀输沙DEM尺度效应的主要控制因子;⑸地形坡度随DEM分辨率降低而发生的空间上的波动变化是侵蚀输沙量随DEM分辨率降低而波动变化的原因。     

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DEM的大别山地区地貌特征研究

从区域尺度分析大别山地区的地貌特征,以美国SRTM DEM和1∶50万数字地质图为基础数据,利用DEM地貌模拟和空间数据统计分析技术,生成了研究区的地貌分析专题图和地貌参数统计关系图.研究认为,大别山整个造山带呈三角形的形状,南坡缓而长,北坡陡而短;造山带山势较高,山地多深谷陡坡,坡向多变;山体由北西向南东延伸,主体延伸方向是北西向;山顶面剖面呈∧形,或呈锯齿多峰形式,局部地形起伏越靠近主体山脉,起伏度越大.断裂构造严格控制水系的发育,分水岭呈"人"字形分布于造山带四周.地貌参数的统计分析表明,坡度、地形起伏与平均高程之间具有一定的对应关系,较好的揭示了研究区的地貌特征.     

基于DEM的活动构造研究

地形地貌参数指标是分析区域活动构造的有力工具。本文以渭河上游流域的活动构造研究为例,通过提取地貌的参数指标,如面积-高程积分(Hi)、流域盆地不对称度(AF)、山前曲折度(Smf)以及谷底宽度与谷肩高度的比值(Vf)、盆地形状指数(Bs)等,然后对地貌参数指标等级进行算术平均化(S/n),可得到区域的相对构造活动程度(Iat),分为:低、中等、高、较高四类等级。研究认为渭河上游流域的构造活动程度相对高(Iat=1.50),这种方法对探讨整个区域活动构造的差异性具有很好的效果和意义。     

基于DEM的单沟泥石流危险性定量评价

DEM(Digial Elevaion Model)是地貌景观高程信息的数字表达,能够直观的反应地形地貌条件。泥石流形成和运动受其流域地貌条件的制约,流域系统信息是地貌发育状态的定量描述;故其值能够作为描述泥石流危险性的一种定量化指标。该研究在对甘肃南部地区白龙江流域的252条泥石流沟的基本参数统计分析基础上,选取其中45条泥石流单沟;通过DEM数据拟合其沟谷高程—面积抛物线方程,计算单沟泥石流流域面积—高程函数积分S;在缺乏流域其他环境因子参数的情况下,定量化描述泥石流危险性。     

基于DEM的等流时单元法在大流域分布式水文模型中的应用

等流时单元法是一种具有物理基础同时又非常简便的分布式流域汇流模型。若能应用于大流域,会显著提高大流域分布式水文模型的计算能力,可以扩展其在大流域分布式水文模型中的应用,降低其限制性。采用基于DEM的等流时单元法进行坡面汇流计算,即坡面汇流经河流两侧并入河道,河道汇流使用扩散波方程（USGS的河道汇流程序包SFR1）,将其推广到大流域分布式水文模型的应用之中。该方法与二维坡面汇流的扩散波数值方程相比较,能够节省计算时间。在伊通河中下游较大流域上试用结果表明,农安站计算与实测流量的最大相对拟合误差为13%,模型月流量Nash-Sutcliffe效率系数为0.9。等流时单元法用于大流域分布式水文模型的坡面汇流是可行的。     

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.     

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.     

干旱地区内陆河流域水文问题的研究实践与展望

过去，干旱地区内陆河流域水文研究主要偏重于山区水文，注重山区来水及径流分析，而很少涉及灌区问题和生态问题，对绿洲水文和荒漠水文的研究十分缺乏。以新疆为例，通过对干旱地区河流的基本特征和水文机理的分析研究，从径流形成、水资源开发利用、生态环境保护三位一体，即从全流域水文循环的角度出发，提出了以山区水文、绿洲水文、荒漠生态水文为三大构成要素的干旱地区内陆河流域水文系统的新概念，并基于干旱地区内陆河流域水文问题的研究实践，提出了各自领域的研究内容和方向，进一步拓宽了水文问题的研究领域，对水文学科的研究与发展提出了新的思路，注入了新的内容。