黑河上游高寒山区集水面积阈值确定方法探讨

针对我国高寒山区河流的最佳集水面积阈值确定的问题, 选取黑河上游山区为研究区, 利用SWAT(soil and water assessment tool)模型的流域离散模块(watershed delineator)基于DEM提取河网, 探讨河网总长度与集水面积阈值关系曲线法和适度指数法在高寒山区的适用性. 结果表明: 两种方法所对应的最佳集水面积阈值相差较大, 所提取的河网难以反映河流真实情况, 效果较差, 主要原因是上述方法仅考虑流域面积、地形和几何特征的影响, 缺乏对降水和其他下垫面因子的综合考虑. 相较而言, 利用蓝线河网推求最佳集水面积的适度指数法的效果较好. 在高寒山区进行河网提取时, 应综合考虑影响河网发育的各个因素, 在流域分区的基础上, 通过不同集水面积阈值实验, 获取更高精度的数字河网, 改善分布式水文模型的空间离散效果.     

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.     

基于SRTM的SNOW—TOPMODEL模型在玛纳斯河流域的应用

基于分辨率90m网格的玛河流域SRTM数据,提取了玛纳斯河流域的河网和地形指数,生成的河网与实际河网基本接近。将加入融雪模块TOPMODE应用于玛河流域,对模型计算结果进行误差评价并分析误差产生的原因。由玛纳斯河流域应用加入融雪模块的TOPMODEL模型可以看出,该模型在玛纳斯河流域有较好的适应性,可以将此模型应用于玛纳斯河流域的洪水预报。     

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。     

纳木那尼峰地区冰川信息的综合提取方法

以喜马拉雅山脉西段的纳木那尼峰地区为例,基于ASTER遥感数据,采用波段比值法、ND-SI指数法等多种方法,自动提取冰川信息,对比分析各方法在山体阴影与非阴影区冰川提取的优势和局限,并集成各方法的优势综合提取该地区的冰川.结果表明,在阴影区ASTER3/AsTER4波段比值法提取的冰川信息更准确,而在非阴影区,NDSI指数法的提取结果较准确.综合波段比值法和NDSI指数法在阴影区和非阴影区的优势,分别提取阴影区和非阴影区的冰川,集成两部分结果,并采用掩膜方法剔除高海拔基岩区的积雪,得到了研究区的冰川数据.     

青藏高原河流地貌定量研究的基础——SRTM3空白数据填充方法剖析及数据填充质量评价

河流地貌和侵蚀是构造地貌研究的核心内容。90m分辨率的SRTM3数字高程模型被广泛运用于构造地貌学的研究,但数据空白区是其在河流地貌定量研究中的瓶颈。对SRTM3数据与中国1:25万DEM数据的对比分析表明,1:25万DEM数据在生成数字河网和河流纵剖面方面不如SRTM3数据,尤其是其在平原区数字河网提取中易发生错误,但在高山峡谷地区数据质量较好,而这正是SRTM3数据空洞的主要区域。对比国内外各种SRTM空洞填补方法发现,相对于算法的改进,高精度数据的参与是填充SRTM3数据空洞的关键。因此,利用SRTM3与1:25万DEM数据的互补性,对SRTM3进行数据优化,是现阶段青藏高原河流地貌定量研究的基础。详细介绍了SRTM3空洞充填的步骤,具有实际参考价值。     

基于国产高分辨率光学遥感影像的水体提取

遥感图像中地表水体同山体、建筑物等地物产生的阴影在光谱特征上存在较高的类间相似性,导致提取过程中容易出现混淆和错分的情况。针对此问题,提出一种基于面向对象和人工蜂群的地表水体提取方法。该方法首先对遥感图像进行分割以获取分割对象的光谱、比率、几何形状等统计特征,以弥补高分遥感图像波段数目少,信息量不足的缺陷;并借助人工蜂群算法在解决复杂问题最优化方面的优势,选取水体同阴影二值分类的几何平均正确率作为算法的适应度函数,最终获取地表水体的最优化提取规则。选取厦门市大嶝岛和湖南省资兴市部分区域,基于国产高分一号、二号遥感数据进行水体提取,并与传统SVM分类结果进行比较。实验结果表明本算法提取水体的总体精度和Kappa系数均优于传统SVM分类器,表明该方法可应用于高分遥感图像的地表水体提取。     

基于综合识别方法的河北白洋淀湿地提取研究

湿地作为地球上宝贵的自然资源,在维持自然生态平衡、改善生态环境、防治污染等方面具有极其重要的功能。基于Landsat 8 OLI遥感数据,通过对比分析关于湿地和水体的不同提取方法及结果,确定了适合于白洋淀淀区湿地和开阔水体的最佳提取方法,并利用改进的指数方法和谱间关系法分别对淀区湿地和开阔水体进行了定量化提取。鉴于白洋淀淀区湿地主要包括开阔水体和芦苇区两部分,将淀区内湿地和开阔水体进行几何拓扑后,得到淀区内芦苇区的范围。总结出一套适用于白洋淀湿地及其组成部分提取的综合方法,为利用遥感技术在白洋淀淀区内提取湿地及相关信息提供了方法借鉴。     

基于ETM+的积雪提取方法研究——以新疆玛纳斯河流域为例

为了高精度地提取积雪信息, 消除森林覆盖区以及结冰河流水体对于积雪信息提取的影响, 以Landsat ETM+为数据源, 分析了玛纳斯河流域积雪信息提取的归一化差值积雪指数阈值, 并建立积雪信息提取方法. 对研究区进行了积雪信息提取, 并与国际数据服务平台所得的积雪信息提取结果进行了比较. 结果表明: 基于Landsat数据利用归一化差值积雪指数提取积雪信息时, 其合理阈值应为0.37; 通过总体精度以及Kappa相关系数在结冰水体区域以及森林覆盖区域的提取结果进行对比, 认定所使用的提取方法更加准确可靠.     

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DEM的莱州湾南岸典型水系河间地提取及区域地貌演化研究

以SRTM3-DEM为数据源,在ArcGIS支持下,采用水文分析以及DEM分析数据与地质图、卫星图像和地形图区域数据综合对比分析,结合实地调查及前人研究成果,对莱州湾南岸的弥河、白浪河、潍河3条典型河流河网河间地的提取进行了研究,并对不同流域河间地比率的空间关系、流域地貌侵蚀对比与区域变化、全新世河型及河型转换以及区域地貌发展阶段进行了研究.通过DEM的水文分析、河网提取、河间地制图,得到了每条河流、每种累积流量取值下河网中的河间地,从而提出了快速提取河间地的一种新方法.区域空间上,河间地比率自西向东存在弱的增大变化.流域侵蚀综合分析表明:3条河流曾明显下切,即西部的弥河以单河道截切式下切;中部的白浪河以拓展式下切;东部的潍河呈嵌入式下切.表明西部侵蚀下切幅度大于东部(西部河流侵蚀速度快于东部),从而印证了河间地比率西小、东大的空间变化.对古河型(/河网)分析表明,全新世以来有网状河、扇状分汉河、汇聚型河、顺直河和曲流河5种河型.河型转换受控于气候变化、基准面下降和不均衡的构造抬升.将研究区全新世的河流地貌演化分为全新世早阶段、全新世中期早阶段、全新世中期晚阶段、全新世晚期早阶段和全新世晚期晚阶段5个阶段.     

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。     

基于能量累积的水系裂点提取分析

快速有效的提取沟谷裂点,对水文地貌、河流侵蚀的研究具有重要意义。通过对比其他沟谷特征点可以发现：沟谷裂点不具备一致的几何特征,但相较于其他的河网节点,裂点处的能量较大。运用GIS窗口分析的方法与原理,设计基于DEM数据的裂点提取方法,通过能量的汇集来实现裂点的提取。该方法具有可靠的精度并具有较高的效率。     

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MapGIS二次开发实现矢量河网拓扑关系的自动编码与统计

为使河网中河段的直接定位和拓扑关系更加直观,提出直接对矢量河网进行继承式编码的思想,首先通过基于节点大小平衡二叉树的最小代价路径搜索算法完成对DEM数据的填洼处理,并将修正后的矢量河网与DEM进行叠置分析;然后基于Horton-Strahler分级和Shreve-Smart分级方法设计河网拓扑继承式编码算法,解决多河道汇集,河道分叉及汇流分叉等复杂河段难以编码的问题,并通过MapGIS二次开发实现对河网拓扑关系的自动编码与参数统计。通过对实验区的矢量河网进行编码测试,从而验证了算法的可行性以及编码的合理性。     

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...     

GIS环境下基于 DEM流域水文地理信息的提取

以地理信息软件ArcGIS10.0为平台,基于数字高程模型(DEM),探讨其水文分析模块在流域提取、流域水系提取及河流分级的算法和原理。并以汀江流域为例,详述流域水文地理信息的提取方法和步骤,实现流域边界、流域水系的提取及河网的分级。结果表明：以流域面积为主要控制信息,提取的成果均能较好地吻合流域的实际情况,该方法具有操作简单、成果精度高、提取速度快等特点。流域水文地理信息的自动提取为流域水文设计提供了基础数据,具有重要的实际意义。     

辽河流域径流过程模拟的空间尺度效应分析

针对分布式水文模型的尺度问题,在辽河流域,采用SWAT模型,研究不同DEM分辨率及不同子流域大小导致模拟结果的不确定性。研究结果表明:①DEM分辨率对流域平均高程、流域面积和子流域数量影响较小,而对流域平均坡度有显著的影响,因此径流模拟时需要进行坡度订正。对于河网提取,DEM分辨率为500m时提取的河网与基准河网吻合程度较高。②子流域面积过大,数量过少时,模拟结果与基准结果偏差较大,而在划分一定阈值波动范围内径流对子流域数量敏感性较低。