河网提取算法中河道断裂现象原因剖析及算法改进

Burn-in算法和AGREE算法是目前应用广泛的基于实际河网高程强迫修正的河网提取算法.该算法能有效提取出同真实河网高拟合度的模拟河网,但某些情况下,所提取的河网会产生“断裂”现象.河网“断裂”现象的产生在于实际河网栅格高程“高估”和“低估”所引起的局部流向计算错误,其中所有“低估”类以及大部分“高估”类影响都是可以通过填洼等方法加以消除的,即不会产生“断裂”问题.真正产生“断裂”的原因是：存在“高估”类河网栅格且“高估”所带来的影响无法通过填洼等操作加以消除.基于此,对Burn-in算法和AGREE算法进行修正,提出一种消除“高估”类影响的解决方案,从根本上解决河网“断裂”问题,实现程序自动化处理.渭河流域实例应用表明,改进算法可有效解决模拟河网“断裂”问题,且适用于多种基于高程的强迫修正算法.     

浅议基于实际河网修正提取模拟河网算法中 存在的问题

基于DEM提取模拟河网的过程中,使用实际河网进行修正是获取高精度模拟河网的主要方法。研究表明,基于实际河网修正模拟河网的过程中存在着一些问题,主要有实际河网栅格邻接问题,“高程修正”问题以及“流向修正”问题。这些问题在河网提取过程中不是必然出现的,属于特殊情况,但问题一旦出现,将使得提取的模拟河网同实际河网产生较大误差甚至错误。这些问题大部分都可以通过提高DEM分辨率或手动修正加以避免,也可以通过修改算法加以解决。     

基于DEM的数字河网生成方法的探讨

 流域地形是决定河网水系的一个关键性因素,是数字流域和分布式水文模型研究的主要内容。总结了根据流域的数字高程模型（DEM）自动提取河网水系的集水面积方法。首先计算出流域上各点（或栅格）的集水面积;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。并选择一个面积为265 km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。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。     

基于空间信息技术的六股河流域河网水系提取

快速有效地获取河网水系特征信息对于流域水文分析具有重要的意义。为此,选取辽宁省六股河流域作为研究对象,以30 m空间分辨率的数字高程模型(DEM)作为基础数据,采用美国ESRI公司开发的地理信息系统软件ArcGIS,对该流域的水流方向、累积汇流栅格、河网水系等基础信息进行了提取研究。将河网提取结果与国家基础信息中心提供的1∶4 000 000河流水系基础资料进行对比,提取结果的干流河网段与实际水系形态特征较为吻合,提取的流域面积与实际流域面积相差1.99%,表明空间信息技术应用于六股河流域水文基础信息提取是可行的,可为流域水文模拟、数字流域建设等研究提供基础数据支持。     

基于DEM的自动河网提取方法——以江西省黎川县为例

以江西省黎川县为实验区域,采用ArcHydro Tools水文分析工具来提取DEM中的河网信息。实验主要包括4个步骤:DEM预处理、确定河道流向、生成汇流栅格图和自动提取河网。分析了最小水道集水面积阈值对提取河网的影响。从提取的实验结果来看,基于ArcHydro Tools在DEM数据上提取河网信息是切实可行的。     

基于DEM数据与GIS技术方法的水文信息提取研究 ——以莲花县为例

随着地理信息技术的发展,利用GIS技术手段模拟区域水文分布状况及信息提取是十分必要的.本文基于DEM基础数据,利用ArcGIS软件的水文分析工具,对流向、河网累积值、河网水系、流域面积等水文信息进行了提取,着重对河网提取阈值的选择作了相关分析.结果显示:随着河网阈值逐渐增大,河网密度逐渐减小,二者具有幂函数关系;河网阈值为2000时,提取的河网水系其长度、流域面积及空间分布与县域内实际水系相符合;河网阈值大于4000时,河网密度与空间分布变化幅度趋于稳定,提取的河网水系可用于宏观规划及把控等方面.本研究在一定程度上给予河网水系的提取提供了参考.     

基于DEM的河网提取方法对比分析

对由RiverTools和Arc/Info提取的流域河网特征进行对比分析,两种方法得到的河网比较一致,但是分水线,特别是计算的流域面积差别较大,RiverTools的计算结果更接近实际情况。Arc/Info的可视化程度高,有利于问题的分析。在流域水文研究,特别是水文模拟研究中可将两种方法结合起来。     

河道矢量化的深弘演进模型研究

本文在已有的源头追索模型的基础上，建立了更有效的栅格河道矢量化方法——深弘演进模型。该模型利用电子地图的河网图层与数字高程模型（DEM）叠加形成复合数据，以栅格化河道最低点的轨迹来确定流向，通过计算并比较研究区域的特征高程依次筛选出研究区域可能的出口，并由其向上游扩展确定邻接河网栅格的流向。该方法综合考虑了流域的地形走向和其中的河网特性，可以避免局部的资料“噪音”等高程波动对流向确定的干扰。模型利用多分支判断和带指针的记忆链算法在计算机中自动完成。该模型最大限度的利用了当前信息，提高了计算结果的期望精度。     

基于DEM的流域数字河网提取算法研究

以GIS为平台,介绍了基于地表径流漫流模型的流域河网提取算法与流程.根据DEM数据特点,通过洼地的识别和填充、平地的抬升、水流方向的确定、水流累积矩阵的确定、河流栅格网络的生成、河网水系的生成以及子流域的分割等过程,实现了流域河网特征的提取,得到了数字流域矢量图.以西安市浐灞河流域为研究对象,采用NASA提供的90m分辨率的SRTM-DEM为基本的地形数据,进行流域特征信息的提取.经计算得到的研究区域河网特征以及流域信息与实际河流水系特征及流域信息基本吻合,认为基于地表漫流模型的流域数字河网提取算法,结果合理可信,能够满足科学研究和实际工程的应用.     

基于DEM的塔里木河流域数字河网提取与分析

针对干旱半干旱地区数字河网提取及修正问题,以塔里木河流域为研究区域,基于30 m水平分辨率AETER GDEM数据产品,利用Arc Hydro Tools模型对流域河网进行提取,并以水文站为子流域出口断面划分子流域,分析不同类型地貌特征河网提取与实际情况的差异,对河网提取与实际情况误差较大区域基于AGREE算法进行DEM修正。结果表明:(1)基于DEM进行河网提取的结果在地势起伏较大的山地精度较高。在丘陵平原等地区由于采样误差、人类活动等原因精度较差甚至出现错误,对不同类型的地貌单元应进行不同程度的DEM修正使提取河网与实际情况相符合。(2)河网提取时将汇水面积阈值设定为子流域最大汇水累积量1%时提取结果与实际情况最为符合。(3)从提取的效率来看,利用DEM和Arc Hydro Tools并结合DEM修正技术对流域河网进行提取效率较高,适用于水文模型构建的基础工作。     

基于数字化水系修正DEM提取流域河网研究

基于DEM提取河网流域的基本原理以及将数字化水系的位置信息作为流域河网提取的限制条件,对主要河道的DEM值进行修改,然后设定不同的集水面积阈值提取相应的河网。根据河网密度与集水面积阈值的关系,利用均值变点分析方法,最终确定合理的集水面积阈值。结果表明使用该方法提取的河网流域更加接近真实水系。更多还原     

水稻的干旱指标与干旱预报

从作物的干旱机理和水稻节水栽培模式变化的角度,提出并论证了以土壤墒情作为水稻干旱 指标的合理性和可行性,并建立了稻田的水分平衡方程与土壤水分消退模型,确定了研究区域以土壤 墒情作为水稻干旱指标的指标取值和对应的干旱等级划分;同时,提出了以断水天数为指标的水稻干 旱预报新方法。应用表明,该方法适合于安徽江淮丘陵区的自然环境条件和作物生长习性。     

基于DEM的数字河网提取方法及应用研究

基于数字高程模型（DEM）提取水文和地形参数是水文模型与GIS应用集成的基础。运用生成河网所使用的洼地填平方法、高程增加法、D8算法,结合流域高程模型自动提取河网水系集水面积的方法,选取多个阈值进行分析比较,完成了岷江、沱江流域的数字河网提取应用研究。研究结果表明,该套方法提取的河网与实际河流接近,自动化提取程度较高,在分析流域的河网水系结构特征时具有一定的应用价值,提取结果也可以作为三维GIS应用中数字河网建模参考。     

基于GIS和DEM的流域特征信息提取——以吉太曲流域为例

介绍了数字高程模型（DEM）的概念,利用ArcGIS软件及其水文扩展模块,以吉太曲流域为例,对DEM进行预处理。根据水流方向生成河网,最后进行全流域和子流域边界的划分并确定流域面积,取得了较好的效果。     

典型约束型河网规划

以常熟市尚湖镇虞西片区的典型约束型河网为研究对象,采用河网水动力模型对约束型河网的结构连通性和河流水资源调配进行了规划研究。结果表明,控制条件下,采用空间结构连通和河网水流计算相结合的方法能充分满足尚湖镇虞西河网水资源分配需求,优化局部河系功能;通过多方案的河网水资源配置,望虞河多口门引水和锡北运河套闸联合调度方案能充分增强河网流动性,保证各水系功能区内水资源需求平衡和潜在的生态环境需水。该方法还能为水系调整提供合理的河道工程规模和设计参数,为保护约束型河网提供技术支持。     

基于DEM和WMS的流域特征提取及应用

本文根据数字高程模型（DEM）自动提取流域水系的原理和方法,以江西省吉安市遂川江流域为研究区域进行河网生成试验,提取流域水文特征信息.经分析,应用DEM划分的流域结果合理.     

太湖流域平原河网区水系连通性评价

河湖水系连通是流域及区域防洪、供水和水生态安全的重要基础。现有的基于水流阻力与图论的水系连通性评价方法并不适用于连通性受闸门工程调度影响较大的平原河网区,为此提出了改进的水系连通性评价方法,不仅考虑河网中不同类型河道的实际输水能力,还考虑了闸门启闭的开启度。以太湖流域平原河网区为例,运用太湖流域水量水质模型中的概化河网绘制河网图,结合模型计算出各河道水位及闸门开启度,构建出加权邻边矩阵,并利用MATLAB编程算出每个节点连通性,进行了平原河网区典型年时河网水系连通性评价。总体评价结论为太湖流域平原区总体水系连通性较高,但各水利分区的连通性有一定差异,其中阳澄淀泖区和太湖区水系连通性较高。评价结论符合太湖流域平原河网区的实际情况,和前期研究方法的结论基本一致。该方法实现了受闸门调度影响较大河网水系的连通性定量化评价,可用于河网水系连通性变化评估、改善水系连通工程设计等领域。     

水利工程对河网连通性的影响研究——以太湖西苕溪流域为例

河网连通性对维护河流生态系统的结构和功能具有重要作用,水利工程可改变天然河网的连通性,直接威胁到河流生态系统的健康与稳定。利用空间分析、连续性指标以及树状河网连通性指数等方法,深入探讨了闸坝对河网连通性的影响。结果表明,树状河网连通性指数能够较为全面地分析不同数量、可通过性及地理位置的闸坝对河网连通性的影响,可以广泛应用于流域规划过程中不同方案的比较,从而为水利工程设施的选址及设计提供参考。