基于DEM提取流域河网研究

回顾和介绍了基于DEM提取流域河网的三种不同算法移动窗口算法、坡面径流模拟算法、谷线搜索算法,其中坡面径流模拟算法由于其水文学基础,能产生连续河网,能与分布式参数模型紧密结合,进而分析了这三种算法各自的优缺点和存在的主要问题,重点分析和讨论了坡面径流模拟算法中存在的三个基本问题(1)水道起始点位置的确定,(2)凹陷与平坦区域水流方向的确定,(3)模拟河网与自然河网之间的偏差.最后,针对算法中存在的问题,探讨了未来的研究重点.     

SRTM DEM提取河网的适用性研究——以陕西省典型实验区为例

SRTMDEM是免费的全球范围的DEM数据,目前已逐步应用到各个领域。但其适用性被特殊的数据获取方式、特定的空间分辨率等限定,势必会影响到SRTMDEM数字地性分析。因此有必要对SRTMDEM地形分析适用性进行深入研究。而提取地表水流网络是DEM水文分析的重要内容之一。本文以我国1：50000和1：250000DEM为参考数据,以具有多种不同地貌类型的陕西省为实验样区,分析探讨了SRTMDEM用于提取河网的适用性。实验表明,SRTMDEM完全可替代1：250000DEM提取沟谷网络。在陕南山区,SRTMDEM可代替1：50000DEM用以提取水系;在陕北黄土丘陵沟壑区、塬区,SRTMDEM仍可作为1：50000DEM的替代品;在陕北风沙河谷区和关中平原区则不建议使用SRTMDEM。     

基于DEM的钦江流域水文特征提取研究

以广西钦江作为研究实例,提取了流域水流方向、汇流累积量、河网、子流域分割等水文信息,将结果与实测水文信息对比分析,结果表明模拟出的水文特征与钦江流域实际基本相符,同时也受到数据源精度、研究区地形、软件算法等的影响,特别是在地形平坦或人为干扰大的地区,提取的结果与实际相差较大。从提取的效率和精度来看,在GIS环境下基于DEM数据自动提取流域水文特征是切实可行的一种方法。发展趋势上,如何提高平坦地区水文特征提取的精度问题仍然是研究的重点、难点和方向之一。     

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DEM流域河网水系提取研究——以晋江流域为例

文章简单介绍了基于DEM流域水系的提取原理、方法及过程,并在RiverTools2．4支持下,选择晋江流域作为提取实例．研究表明,同一流域选取不同集水面积阀值将得到不同的河网,通过分析河源密度与集水面积阈值之间的关系来确定合适的集水面积阈值．平均地形坡度大于3°的区域,所生成河网的可靠性比较高,而小于3°的平坦区域会产生了平行河流的问题．     

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,     

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．     

基于遥感影像的DEM地形信息增强表达研究——以梯田DEM构建为例

将遥感影像信息应用于梯田DEM构建是实现DEM地形信息增强表达的有效方式.通过RTK测量方法获取梯田实验样区实测点高程数据,构建了0.5 m分辨率Hc-DEM作为对“真实地表面”的模拟.根据1∶10000国家基本比例尺地形图精度标准,基于Hc-DEM提取等高距5 m等高线并插值生成5 m分辨率DEM,以该数据作为基础数据分别使用快速构建方法与基于田面边界的梯田DEM构建方法进行梯田DEM构建,实现梯田信息在DEM数据上的信息强化表达.对比分析上述4种DEM数据的高程频率特征,并以Hc-DEM数据作为参照求取高程中误差,结果表明从遥感影像上获取相关梯田信息进而辅助梯田DEM表达具有可行性,基于田面边界的梯田DEM构建方法对梯田地形强化效果相对较优,该研究将为构建其他有遥感信息加入的地形信息增强DEM提供一定参考.     

基于DEM的干旱区河网系统模拟尺度影响分析--以柴达木盆地流域为例

根据SHREVE与STRAHLER提出的流域结构图,进行了基于DEM的河网系统自动提取的应用研究.以柴达木盆地为例,分析1:250000与1:100000地形图数据所建立的数字高程模型.在构建TIN模型中,选择样条插值方法构建基于等高线的数字高程模型方法;水流方向矩阵计算中格网的大小对结果有很大影响,在复杂地形地区表现得更明显,比较250,100,50 m3种格网尺度数据在模拟河网系统中的不同结果,主要表现为河网系统随格网变大而更密集;比较阈值分别为800,1 200,1 600时的河网结构,表明提取河流网络的计算阈值取全流域累积矩阵的平均值时,可以得到较好的图形效果.将数字模拟的结果与人工描绘的河网结构进行对比研究,提出了基于地貌单元研究结果的改善方法.     

基于移动窗口的DEM河网提取

从DEM中提取河流网络,目前应用最普遍的是径向水流算法,但当DEM中存在平地时,径向水流算法会形成平行水流,而存在洼地时,径向水流算法又会造成水流无法流出,形成断流。本文提出基于移动窗口的算法,它需要用户创建一个初始的窗口,窗口边界位于河流的部分称为"河流段"。算法检测窗口边界与河岸的交点,如果没有交点,则扩大窗口,如果有交点,则检查河流段的数量,当只有一个河流段时,调整窗口的位置;有多个河流段时,将窗口逐个移动到这些河流段的中心点上并且继续检测交点。反复调整和移动窗口,直到它无法再移动,然后连接窗口的中心点就可以得到完整的河流中心线。此算法有效地利用了数据的局部特征,通过简单的阈值设置就可以获得良好的提取效果。     

基于DEM的青龙河流域数字河网提取

简单叙述了流域河网提取的两种办法,并以ArcGIS为操作平台,介绍了基于坡面径流漫流模型的数字河网提取原理和方法,其流程可简单分为:DEM的预处理、水流流向的确定、汇流累积的计算以及河网生成。该文基于SRTM DEM数据以青龙河水域为研究对象进行流域特征信息提取,提取结果与国家河网数据基本吻合,并就不同阈值划分下的河网进行比较。     

基于DEM对土地利用类型时空分布的影响研究——以抚河流域为例

为了研究土地利用现状以及地形因子对土地利用类型分布的影响,以抚河流域为研究区,采用数字高程模型(DEM)及2010年和2017年2期的Landsat遥感影像,通过Google Earth和监督分类最大似然法,结合目视解译,获取了抚河流域土地利用现状;运用ArcGIS进行空间分析获取了不同高程、坡度和坡向的土地利用分布情况。结果表明,耕地、水域、建设用地等主要集中分布在高程低、坡度相对平缓地区,这几类土地利用面积随着高程和坡度的上升而减少;林地面积的分布呈现出随高程和坡度上升而增加的趋势;坡度对土地利用类型起着制约作用,坡向对土地利用类型影响整体较弱;对抚河流域土地利用现状、土地利用分布与地形因子方面的研究,为当地建设生态文明示范区提供一定的参考价值。     

DEM地形信息因子的量化关系模拟——以陕北黄土高原的实验为例

黄土高原地区各种地貌类型形成是一个复杂的系统过程,地貌形态可以看成是各种地形信息因子复合在一起的一个函数。基于1：10000DEM数据,在六个实验区内各随机选择两个完整小流域作为研究对象,以沟壑密度作为因变量,以整个流域的平均坡度、平均坡长和海拔高差（即流域内的地面起伏度）为自变量进行量化模拟。实验证明沟壑密度与坡度、相对高差和坡长之间呈现一种很强的多元线性相关关系,综合模拟三个不同因子与沟壑密度之间的量化相关关系,对整体研究黄土高原地貌的成因机理和形态特征具有重要的理论和实践意义。     

汉江流域数字河网的构建

介绍了自动提取数字河网的常用方法和不足,阐述了利用DEM和DRLN（digltal river and lake network）的改进算法的基本思路。基于全球陆地一公里基础高程GLOBE数据。利用遥感影像获得的自然流域水系矢量数据对DEM进行重新处理,自动提取了汉江流域的数字河网,能够有效避免了原始DEM可能造成的错误。最后。利用ArcHydro工具构建了具有拓扑关系的水文网络,从而为进一步开展汉江流域分布式水文模拟和计算以及水资源优化配置等分析提供了充足的空间信息。     

喀斯特地形对DEM精度的响应——以清镇王家寨地区为例

以高精度的1∶1万DEM为准值,通过对1∶5万和1∶1万DEM提取定量地形要素的叠合、比较与统计分析,探讨岩溶高原面上喀斯特地形对DEM精度的响应。结果表明,地面平均高程、等高线长度和地表表面积存在一定的差异,但1∶1万与1∶5万地形图所反映的地面坡度差异不是很明显,在喀斯特地区应用1∶5万DEM信息源仍有较高的精度。     

基于SRTM DEM数据的清水江流域地表水文模拟

为了检验航天飞机雷达地形测绘使命(SRTM)生产的数字高程数据在地表水文模拟分析中的应用效果,以贵州省内清水江流域为例,利用ArcHydroTools以CGIAR.CSI SRTM 90m数据和国家基础地理信息系统1:400万数字水系图为数据源,进行了流域地表水文模拟.分析结果表明:以CGIAR-CSI SRTM 90 m数据为基础提取的数字河网的空间分布与实际情况十分接近,提取的数字流域界线与水文部门基本相符,说明CGIAR-CSI SRTM90 m数据在数字地形分析的诸多领域,特别是地表水文模拟分析方面必将有着十分广泛的应用前景.     

大尺度流域高分辨率河网提取的多叉树耦合方法

大尺度流域分布式水文模型的构建是揭示全球水循环运动机理的重要工具,而流域河网拓扑信息则是分布式水文模型最重要的基础输入之一.针对现有国内外各种软件平台对大尺度流域高分辨率河网提取能力不足的现状,提出了多叉树耦合方法,通过先分块提取、后重新耦合的方式,可以获取全流域一体化的高分辨率河网拓扑信息.该方法不受流域尺度和数据精度的限制,其河网提取过程可充分结合使用现有各种软件平台,适用性很强.将该方法应用到中国西藏境内3.2×104km2的拉萨河流域,实现了9子块河网的一次性集成,共获取147994个坡面单元,平均坡面面积0.22km2,表明了多叉树耦合方法技术可行,并为后续大尺度水文模拟提供了重要的技术支撑.     

基于ArcView的流域河网特征自动提取

在流域水资源管理GIS系统中,常需要进行流域河网水系和流域河网特征的提取,它是水文建模所必需的基础数据。目前常用ArcGIS来完成建模与提取。由于ArcGIS系统庞大复杂。本文提出利用ArcView及其扩展模块Spatial Analyst和水文分析模块Hydrology来完成流域水系其河流网络特征的提取方法,并进行了实验,成功地提取了湘江流域河网水系和流域特征。     

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.