河网自动提取技术中DEM的几种预处理算法及应用

在基于DEM自动提取流域水系的过程中，AVSWAT2000模型提供了处理凹地和平坦区的功能，但在实际应用中仍存在一些问题，如有时无法形成相互联结的完整水系，会出现不合理的水系分支等．围绕基于DEM的河网自动提取技术，对凹地和平坦区的DEM预处理方法进行了比较和评述，并将Ao Tianqi等提出的DEM预处理算法应用于实际模拟研究．结果表明，该算法能较好地改善AVSWAT2000在自动提取流域水系中所表现出来的凹地和平坦区处理方面的不足，推求的河网及流域出水口与数字河网具有较好的一致性．     

基于DEM的数字河网生成方法的浅议

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,论述和比较了提取河网特征的各种方法,包括确定流向的单流向法(D8法、Rho8法、Lea方法、DEMON法以及D∞法)利多流向法;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,同时,提出了各种算法存在的不足,然后通过分析临界支撑面积(CSA)的取值对所提取的数字水系总长度以及平均坡降的影响,确定反映该流域河流地貌发育的临界支撑面积,并选择北京雁栖河92km^2的流域进行了河网水系提取的实例分析,所得结果和实际情况比较符合。     

基于SRTM DEM的浙江八大水系特征提取与精度分析

选用SRTM DEM(90m)数据,利用Arc Hydro Tools分别实现了浙江八大水系(除运河流域)的边界提取和流域划分。通过计算流域的相关水系因子(如流域面积、流域周长、流域平均分支比等),以及与1/25万数字水系河网的比较,进行提取水系的精度分析。结果表明,流域面积是反映水系提取精度的重要指标;其他因子反映较小。同时,应用SRTM DEM数据提取水文特征具有较高的精度,显示了其在更新水文研究基础数据方面的优势。     

基于ArcGIS的数字河网模拟

本文主要应用ARCGIS8．3地理信息系统软件中的水文分析模块对DEM模型进行空间分析，从而生成壁山县水流方向图，集水能力图，流域河网图等图件，从而总结了根据流域的数字高程模型（DEM）自动提取河网水系的方法。该方法自动化程度高，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与遥感信息的秦淮河流域数字水系提取方法

利用数字高程模型DEM提取流域数字水系的方法存在精度差、提取出的流域水系与平坦地区和山区流域实际情况差别较大等缺陷.为了克服这一流域数字水系提取方法所存在的缺陷,引入了利用遥感信息来弥补DEM缺陷的方法;提出了一种利用遥感影像提取流域水系信息,采用基于数字河流和湖泊网络(DRLN)的水流方向修正法修正DEM中平坦地区主干河流及湖泊地区栅格的水流方向的流域数字水系提取方法,并以秦淮河流域数字水系提取为例对该方法进行了实验.实验结果表明,该方法能消除大量的平行河道,修正与实际偏差较大的主干河流,在平坦地区和山区均能提取出较符合实际情况的数字流域水系.     

基于DEM和主干河网信息提取数字水系研究

为了弥补DEM中河道信息的缺失,从信息论的角度比较了引入矢量河网与栅格化河网各自在精度与效率上的优势,创建了一套通过“关系树”把：DEM中隶属河道的栅格点群自动连接成水系的源头追索模型,把基于DEM和栅格化河网自动提取虚拟水系的方法推向实用．该模型能够充分利用目前各种电子地图中的水系图层,提高了虚拟河网的精度,而且可以在一定程度上解决传统方法中洼地与平原区的问题．该模型经过不同地区的多次验证,具有很强的实用价值．     

基于DEM和ArcGIS的水文信息提取方法研究

主要介绍了利用ArcGIS 9．0 Hydrology水文处理工具包在DEM中提取河网水系的方法,阐述了其基本原理,并以米角河流域为研究区域进行了河网生成实验,     

SRTM无效数据填充方法在数字河网提取中的应用

为验证最新全球免费高分辨率航天飞机雷达地形测量任务(SRTM)数字高程模型(DEM)数据在水文学中的应用效果,以湖北省清江流域为例,利用SRTM数据进行了流域数字河网提取,通过与数字化地形图DEM提取的数字河网比较,指出SRTM数据中普遍存在的无数据区域是其进行水文分析的最大障碍,常用的SRTM无数据区域填充方法会使河道高程出现较大误差,导致提取的数字河网出现偏差.为解决上述问题,提出了在实际数字化河网限制下的SRTM数据无数据区域填充方法,计算结果表明,利用该方法处理后的SRTM数据更符合实际情况,提取的数字河网也与实际情况相符.     

栅格DEM的尺度与水平分辨率对流域特征提取的分析--以黄土岭流域为例

以黄土岭流域为例，对1：1万和1：5万两种尺度，应用栅格大小为5～50m6种水平分辨率的栅格DEN，进行了流域特征参数的提取和分析．研究发现，不同分辨率DEM提取的河网结构大体上是一致的，但河网的精度不同；提取的流域面积、河网密度、河道坡度、平均高程相差不大，河道长度和平均坡度参数相差较大，尤其是平均坡度参数，不同尺度DEM提取的流域参数差异明显，1：1万提取的河网精度大于1：5万，提取的流域面积，河网密度差异明显但不大，河道长度、河道坡度、平均高程和平均坡度参数相差较大，尤其是河道坡度和平均坡度。     

基于Hydrology的山区1:1万DEM水系提取研究

利用重庆市万州区4幅比例尺为1∶1万,地面分辨率为5 m的DEM数据,根据地表径流模型原理,通过ArcGIS中的HydrologyTools模块进行D8算法提取流域水系,计算汇流累积量,并最终生成河网。结果表明:对1∶1万DEM进行水系提取,最小水道集水面积阈值设定为50 000个栅格较合理;对于山地地形,基于1∶1万DEM数据,利用ArcGIS Hydrology模块提取河网的方法,从提取的效率和结果的精度两方面看来都是切实可行的。     

GIS在九龙江流域农业非点源污染信息数据库建立中的应用以五川小流域为例

运用GIS软件MapInfo、ARC/INFO工作站和ArcView3.2建立五川小流域的农业非点源污染信息数据库,包括小流域边界、水系、土地利用现状图及地形图等.利用五川小流域等高线、高程点制作TIN,建立流域数字高程模型(DEM),并在DEM的基础上进行表面分析,提取坡度、坡向、坡长等.运用ArcView的水文分析模块模拟流域的地表水网分布、水网密度.为五川流域农业非点源污染模拟研究提供了基础数据平台,为九龙江流域农业非点源污染研究提供经验借鉴.     

DEM水平分辨率越高提取的河长越准确??

是否所使用的DEM水平分辨率越高,水文、水力学模拟的准确度和流域特征参数提取的精度越高?为探讨该问题,本文用Arc-Hydro模块提取了9种DEM水平分辨率(3~250m)下202条不同等级(Strahler Order)河流的河长,以3m激光探测与测距(LiDAR)DEM数字化的河长为标准,计算了各分辨率下河长提取的平均相对误差(ARE).结果表明:在研究区内,10~20m水平分辨率的DEM数据提取的河流长度最为精确;随着DEM水平分辨率的提高,不同等级河流提取河长的ARE均逐渐减小;当水平分辨率提高到一定级别之后若继续提高时,ARE反而会逐渐增大;即整体上提取河长的平均相对误差和DEM水平分辨率之间呈"对勾型"变化规律.本研究表明,并不是DEM水平分辨率越高,提取河长越精确.     

基于ArcGIS的流域水文特征分析

水文模型始终是水文科学研究的重要手段与方法之一。数字高程模型(DEM)是构成GIS的基础数据,利用DEM可以提取流域的许多重要水文特征参数。通过对DEM流域水文特征信息提取的基本原理与实现手段的研究,应用地理信息系统软件ArcGIS 9.3所提供的水文分析工具箱实现了流域水文特征信息的提取。通过提取结果与原始区域影像图的对比,证实通过DEM数据提取的流域水文特征信息与实际河流水系特征基本吻合。因此,应用DEM提取流域水文特征信息的方法是可行且有效的。     

河床表面分形特征及其分形维数计算方法

将分形原理、地理信息（GIS）技术与河床演变理论相结合,以河道水下地形图为基础,首先通过编程自动提取高程数据,利用GIS软件建立河床表面数字高程模型,然后以此来计算河床表面的分形维数,并对投影覆盖法进行了改进.最后对比了各河段不同时期的床面分维数,初步探讨了其物理意义.研究表明,该方法用来计算复杂表面的分维数高效准确,为计算河床表面分形维数提供了一个新的途径.同时河床表面分维数具有时空变异性,能定量反映床面的冲淤起伏程度,与河床演变中的河势和河型都有内在关系.这在河床演变及河流动力学具有一定的应用价值.     

DEM对典型喀斯特山区地形及流域特征的尺度效应分析

通过对数字高程模型(DEM)数据进行最近邻方法重采样,获取不同空间尺度DEM数据.针对不同空间尺度DEM,研究地形因子和流域信息提取与DEM的尺度效应,并进行相关性分析.结果表明:1)随DEM空间尺度的增大,高程信息、坡度和地面粗糙度等地形因子的平均值呈下降趋势,河网总长度与河网密度值随DEM空间尺度的增大而减小,大尺度DEM无法较好地表达喀斯特山区细小河流信息;2)经相关性分析发现,坡度、地面粗糙度与DEM分辨率相关性较强,用幂函数拟合相关性为显著相关;3)借鉴信息熵理论方法分析可知,研究区地形和流域信息提取的DEM最佳分辨率范围区间为30~120 m.     

基于多源数据的山前水系提取实验：以济南市及邻区为例

河流水系的准确提取是研究构造地貌与水文地质的一项重要基础工作。近些年来,以基于ArcGIS的数字高程模型（DEM）和基于遥感影像的（改进的）归一化拆分水体指数（MNDWI,NDWI）为主的水系提取方法被广泛探讨和应用。但对于以山前地带为代表包含山地丘陵-平原的多元地貌地区,由于上述两种方法的局限性,均难以独自实现对此地貌的水系自动提取。本文以济南及邻区作为研究区,以SRTMDEM 90M 分辨率原始高程数据和Landsat 8 OLI_TIRS卫星影像作为源数据,通过对比不同方法（DEM、NDWI、MNDWI）的特点及在各地貌区的应用效果,尝试了一种能够自动提取上述地区水系的方法。实验结果显示,在区内的山地丘陵区和平原区,所对应的最优水系提取方法分别为基于DEM和MNDWI的提取方法,二分区的分界线可通过地形起伏度进行确定。本文通过对比研究区的断层和水系分布,认为研究区内活动时代早于早中更新世的断裂对河流造成的影响已经衰减,并且河流已达到了新的平衡状态。     

利用DWG格式地形图建立城市DEM

采用VBA语言编程，提取离散高程点及其高程注记，并将高程点与高程注记匹配存储；对等高线进行有效的离散化，提取等高线的高程信息．而后将提取的高程数据在ArcGIS以三维可视化的人机交互的方式剔除粗差，最后生成DEM．实践证明，用此方法生成DEM速度快、精度高，是建立城市DEM的一种理想的方法．     

DEM数据分辨率对黑河金盆水库流域地形参数提取的影响分析

根据陕西省黑河金盆水库流域不同分辨率的DEM数据,采用数理统计方法分析DEM数据分辨率的变化对流域地形参数提取的影响,为建立流域分布式水文模型前期DEM数据分辨率的选择提供参考依据。对流域不同分辨率DEM数据分析得到:随着流域DEM数据分辨率的降低,流域的粗糙度值、最大坡度及平均坡度值、最大高程值、平面曲率和剖面曲率最大值及最小值的绝对值均有减小的趋势,最小高程有增大的趋势,坡向在DEM数据分辨率降低到一定程度时会出现较大变化,地形指数变化范围更趋于集中。     

中国西北部高山高原地区SRTM3数据质量评价

依据1：25万地形图DEM对中国西北部高山高原地区来自美国ESRI和NASA的两种SRTM数据进行了质量评价．结果表明两种SRTM高程数据与地形图DEM有很高的一致性．两类SRTM数据大约有38％的栅格单元绝对高程误差小于10m,58％以上误差小于20m,90％以上误差小于49m,99％以上误差小于92m,99．9％以上误差小于143m．在地势平坦的高原盆地、宽谷区,高程误差小于±5m．湖泊水体区域分别存在显著的正负高程误差．冰川、山地针叶林和沙漠地区的高程偏差均呈峰值,位于-20～0m的正态分布,极少数栅格单元正负偏差超过100m．总体而言,SRTM数据具有较高的数据质量．