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。     

平原河网地区SWAT模型子流域概化方法

针对平原河网地区SWAT模型子流域概化过程中存在的主要问题:1)基于DEM提取的河道和流域与实际不符;2)平原河网地区河道常分汊或呈网状,使SWAT模型无法识别;3)水利工程影响汇流过程,分别提出了相应的解决方案:1)基于高程值对原始DEM进行修正或人工绘制河道和子流域;2)将分汊河道处理成跨流域调水或对网状河流进行合理概化;3)人工划定子流域和增设虚拟水库.该方法在案例研究区的应用结果表明子流域概化结果比较符合平原河网地区实际水文过程,能够满足后续模型构建和应用的要求.     

基于DEM的浊漳河南源水系研究

详细分析了基于DEM的流域水系提取,并利用全国1:25万的DEM,对浊漳河南源流域的水系提取进行了研究。结果表明,在盆地区域添加能反映微地形变化的数据点,并将河谷中出现伪河道的干流河网数字化,能生成反映流域实际情况的模拟河网。该方法为消除提取水系时平原区域出现的伪河道提供了一种新的修正方法。     

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.     

利用不同数字高程模型的水系提取对比分析

水系提取是研究流域水文的基础,基于单流向算法(D8),选取SRTM DEM与ASTER GDEM两种高程数据提取水系,试验得出SRTM的汇流累积量阈值为10 000(栅格),GDEM的汇流累积量阈值设定为90 000(栅格).分别用两种DEM合适阈值提取的水系结果对比分析,并利用实际河网和遥感影像进行验证,结果表明:利用SRTM DEM提取大范围水系的精度和效率较高.相对于平坦地区,地形起伏大的地区精度更高.可用于指导水系提取时数据源的选取.     

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。     

基于尺度转换的数字水系提取方法及应用

 低分辨率DEM提取数字水系精度不高,不能满足水文模型建模需要。在Mark和O’Callaghan提出的坡面径流模拟算法提取水系的基础上,将高分辨率栅格的流向分配至低分辨率栅格内,采用向量运算法则和栅格最大集水面积法,通过流向的聚集过程判断低分辨率栅格的流向,进而将高分辨率DEM提取的数字水系转换成低分辨率栅格水系,并在洣水等5个不同流域加以应用。研究分别采用水系密度和流域宽度分布两项指标对尺度转换后水系与提取的各种尺度水系进行比较,结果表明,该方法简单有效,对于平原区水系提取及山区水系提取都有较好的适应性,转换后水系与实际相符,满足水文模型建模要求。     

流溪河模型在白盆珠水库入库洪水模拟中的应用与研究

 利用流溪河模型对广东省内白盆珠水库的入库洪水进行模拟计算与分析研究。采用200 m精度的DEM数据、1 km的土地利用类型和土壤类型数据构建了模型,并将流域水系分为5级不同的河道,通过在河道上设置结点将河道分为48条虚拟河段,对不同的虚拟河段赋予不同的河道参数。在给定模型参数初值的基础上,分别用3场和11场洪水对模型参数进行了调整和验证。结果表明,流溪河模型对白盆珠水库入库洪水的模拟效果较好,推求的参数具有物理基础,对于洪水模拟具有广泛的适用性,在洪水模拟及预报方面有巨大的潜力。     

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。     

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.     

正射遥感影像地图制作技术在岷江上游滑坡研究中的应用

正射遥感影像地图是对遥感数字图像进行几何校正和投影差改正 ,并与数字化的简化地形图复合的一种新图 ,或是直接用遥感图像采用特定方法生成的具有地形要素的一种新的图种。该文介绍了陆地卫星 TM正射遥感影像地图的制作 ;利用卫星正射遥感影像地图 ,分析、解译出岷江上游地区 87个滑坡和崩塌体。采纳数据融合技术 ,对该区正射遥感影像进行重建 ,突出地形细节 ,提高了滑坡和崩塌体的解译精度。 3S技术结合 ,对岷江上游地区进行了三维重现 ,建立了岷江在汶川 -茂汶段的遥感信息三维模拟图。     

基于混合模型的河网输水能力计算

河网水动力数值模拟广泛应用于平原河网的防洪排涝计算,水流主要由支流向主河道汇集.而河网输水则是主河道向支流扩散的非恒定流动,需考虑支流蓄水作用对河网整体输水能力的影响.在平原河网水动力混合模型的基础上提出了一种河网输水能力计算方法.基于数字化河网划分骨干河道和蓄水支流,通过时变侧向出流形式来考虑引水时骨干河道向支流扩散的水量,从而将圣维南方程中的侧向出流项由以往的常数改进为时变流量过程,以提高河网非恒定流数值计算精度.将该方法运用到某引水工程输水计算中,有效地解决了复杂河网跨流域输水时的水量分配问题.     

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.     

汉江流域河网分级特征研究

为深入了解汉江流域河网结构特征,在提取高精度数字河网的基础上,结合地表水频率地图和河宽遥感数据集,研究河网几何结构和拓扑结构的自相似性,同时统计分析河网的河宽分级规律.结果表明,河网中1～6级的分支比、河长比、面积比和侧枝比等结构参数稳定在较窄的数值范围内,证明1～6级河网具有良好的几何拓扑结构自相似性.在河网自相似级...     

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.     

数字化江河测量关键技术

为有效促进渡河工程保障侦察手段的改进和侦察装备的发展,综合运用实时动态定位GPS-RTK（real time kinematic）、超声波测深和数字测图等技术实现数字化江河测量.介绍了RTK方式江河测量总体构想,阐述了测点定位、水深测量和流速测定的技术原理,提出了测线控制和数据传输的解决方案.与传统测量手段相比,RTK方式具有高效率、高精度、全天候和实时性等优点,是渡河工程侦察的一个重要发展方向.     

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.