基于GIS和DEM岷江流域都江堰区域河网水系的提取方法研究

以岷江流域都江堰区域为试验研究对象,论述常用的基于数字高程模型(DEM)提取流域河网水系的方法和原理.采用1:25万DEM作为基本的地形数据,应用ESRI公司开发的ArcGIS地理信息系统软件进行河网水系提取.并对研究区域提取结果进行了详细的分析,得出了河网提取时应注意的问题,为GIS在河网提取方法研究方面提供了更加成熟的理论与实践基础.     

泾河流域DEM流域信息提取

数字高程模型(DEM)代替等高线地形图实现了区域地形表面的数字化表达,其应用十分广泛。水文分析是地学分析的一个重要部分,近年来DEM在水文分析中的应用已经成为研究的热点。本文的研究选区位于泾河流域,采用中国北方1:25万地形图数据为基础生成DEM数据,进行流域信息的提取,得出结论:可以根据汇流累积单元数的阈值来生成不同密度的河网,在利用DEM进行流域信息提取时,要根据研究区情况和研究的目的,选择合适的方式生成DEM数据,以求试验结果达到最佳,更好地为不同单位部门的水资源调度决策研究提供支持。     

基于 DEM 的青海省西宁市地区河网流域特征自动提取

为获得青海省西宁市地区的河网特征,应用 ArcGIS10软件中的水文分析工具,基于美国联邦地质调查局（USGS）的 SRTM3 DEM 数字高程模型数据提取了研究区域水流流向、汇流累计量及河网水系等流域特征信息,进行了河网分级及子流域划分,并将提取结果与研究区遥感影像图进行对比。结果表明：基于 DEM 数据提取河网流域特征与实际自然水系的特征较为吻合,可作为一种流域水文分析的优良方法。研究结果可以为流域规划及流域综合治理提供参考。     

基于多源DEM数据融合的城市水系及流域提取初探

不同DEM数据源具有不同的高程误差,也导致其在提取城市水系和流域范围的时候存在着不一样的差异。为了减少单一DEM误差的影响,可以通过融合多源DEM,减小局部DEM误差,提高DEM精度。结果表明,相比于单一的DEM数据,融合DEM数据提取的模拟水系和流域范围的准确程度更高。坪山河实例应用表明,综合考虑水系和流域范围的精度误差,对2个来源DEM高程进行平均处理效果最优。     

基于SRTM-DEM的淮北平原流域特征提取

简要介绍基于SRTM-DEM数据及利用Arc Hydro软件来提取流域特征的优点、原理和方法,包括DEM的预处理、汇流栅格图的确定、数字河网的提取和流域边界的确定.以淮北平原不同面积的子流域为例,提取了流域特征,结果的精度在总体上是满足要求的.利用Arc Hydro软件基于SRTM-DEM提取淮北平原流域特征是基本可行...     

基于DEM的数字流域构建方法及研究

介绍了基于数字高程模型(DEM)的流域信息提取方法:DEM预处理,流向及集水面积的确定,水系的生成及子流域的划分以及流域的长度,坡度,坡向等.并将这些方法应用于丰乐河桃溪水文站以上流域与南淝河合肥水文站以上流域,构建了数字化流域.     

基于DEM的清河流域大中小型河流特征值自动提取

在GIS环境下,基于DEM自动提取流域水文特征是数字水文学的重要研究内容之一。本文选取清河流域作为研究对象,利用1:5万DEM数据,通过模拟水流方向、汇流分析、河网提取、河流编码、子流域提取等一系列操作实现了流域面积10km2以上的大、中、小型河流自动提取。研究结果表明:本文设计的技术路线切实可行,提取结果与水利普查发布的结果近似一致。同时指出:辅助多源数据将有助于地势平缓区域河流的自动提取。     

强人类活动平原地区河网提取中的流路强化方法

我国北方强人类活动平原地区的水资源问题越来越严峻,基于分布式水文模型的水循环模拟是流域水资源研究的基础,其中基于DEM的河网水系提取是基础环节。平原地区由于沟谷发育不明显,且人工河道和沟渠众多,流域汇流结构支离破碎,常用的河网提取模型往往很难得到正确的结果。本文借助已有的主要干流数字化河网水系,提出了流路强化处理方法,用于对平原地区的DEM进行预处理,经过处理后的DEM输入河网提取模型,可以得到流路正确、且河网密度更精细的河网水系拓扑结构,为分布式水文模型的高精度水文单元划分奠定基础。该方法在强人类活动干扰的典型流域——海河流域进行了应用,对比了流路强化处理前后的河网提取结果,表明该方法是一种方便、快捷、高效的处理方法。     

GIS环境下基于DEM的水文特征提取

以三水河流域为研究对象,采用ASTER GDEM数据为基础数据,探讨了运用ArcGIS软件中的Hydrology工具集进行流域水文特征提取的过程,阐述了Hydrology工具集中各水文工具提取河网水系、划分流域及子流域方法的关键步骤.提取出的三水河流域特征信息与标准流域特征对比表明:基于DEM的流域水文特征自动提取的河网信息及子流域、河段、汇流点等水文要素信息可直接作为水文建模的输入数据,大大提高了水文模型的效率,并且可以方便地利用遥感等数据源,数据获取速度快、成本低.     

流域边界提取方法研究综述

流域边界的提取是流域面积量算及其它水文参数提取的基础,对水文分析计算的精度有重要影响.随着数字流域研究的兴起和分布式水文模型研究的深入,水系和流域边界的提取越来越得到重视,提取方法也取得了若干新的进展.对基于纸质地形或水系图、基于遥感影像和DEM的流域边界提取的数据源和方法进行了回顾,并对不同数据源、空间分辨率和算法对提取精度的影响进行了比较.     

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。     

Arc Hydro模型提取流域水文信息及精度分析——以松花江流域为例

流域水文模型已成为流域水文信息提取的重要手段。运用Arc Hydro模型以松花江流域为研究对象,以分辨率为90 m的SRTM DEM为数据源,以松花江流域1∶25万水系矢量数据为参照,分别在400,500和600 km2三个不同集水面积阈值下进行河网提取。运用图像比对软件Alike Duplicate Image Finder对所提取河网进行精度分析。结果显示:集水面积阈值为500 km2下提取的河网最为精确。在500 km2集水面积阈值基础上,运用Arc Hydro模型将松花江流域划分为642个子流域。基于Arc Hydro模型提取的松花江流域河网与实际河网基本一致,说明利用该模型进行流域水文信息提取是合理可行的。     

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和GIS的流域水文信息提取——以巴中市为例

为了探讨基于DEM和GIS的流域水文信息提取过程中阈值确定的有关问题,应用ArcGIS中的Hydrology水文分析工具,对巴中市水域的水文信息提取进行了研究。研究结果表明:1汇流累积量与河网密度、流域面积满足二阶导数关系,利用导数关系能够有效确定河网提取阈值。2阈值对河网信息提取具有较大的影响,阈值越小,河网越稠密。当阈值达到8500时,提取的河网密度和面积基本趋于稳定且与实际水系基本符合。3实际地形特征、原始DEM数据可能存在的误差以及其他人为因素等都会对水文提取结果产生影响。     

基于DEM和ArcGIS的浐灞流域水文特征提取研究

基于DEM数据,在ArcGIS环境下,提取浐灞流域的坡度、坡向地形特征以及不同集水阈值下的流向、河网密度、河源数等水文信息。结果表明:集水阈值和河网密度、汇流面积之间存在幂函数关系,阈值越大,河网越稀疏;对其二阶求导确定了流域的最佳阈值为8000,避免了以往确定阈值的主观随机性。运用ArcGIS嵌套软件TauDEM提取了最佳阈值的河网,并利用Strahler法对河网进行了分级。提取的河网与浐灞自然水系基本吻合,流域地形水文特征符合流域概况,可直接作为水文模型参数,为浐灞流域的分级管理提供数据支持,该方法提高了建立流域水文模型的效率,成本低且精度高。     

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。     

数字化水系辅助 DEM 提取 Karst 地区水系的应用研究

近年来,分布式水文模型与 GIS 密切结合已经成为水文预报的研究重点和热点,其中基于 DEM 提取某一流域的水流方向矩阵是其核心之一。然而在中国南方 Karst 地区具有地表和地下二元空间结构,地表有大量的洼地与漏斗和溶洞发育,如果用填洼的常规方法则改变了 Karst 地区真实栅格单元的水流方向,造成大量的平坦地区,而且提取出的水系有大量平行水系与河道的缺失。因此,利用数字化河网修正 DEM 后无需填洼就能提取出接近 Karst 地貌背景下的真实水系,提取出的水系中几乎没有平行水系和河道的缺失 , 而且正确地引导了局部栅格单元的水流流向。用该方法提取的水系对建立 Karst 地区更高精度的分布式水文模型具有很好的应用价值。     

基于栅格数字高程模型DEM的河网提取及实现

从数字高程模型(DigitalElevationModels)DEM直接提取河网及相关流域信息,是分布式水文模型开发与应用的基础。本文基于D8(eightflowdirectionmatrix)处理方法,开发出一套DEM凹陷区域识别与处理、河网自动生成与流域划分软件。在新疆天山,应用本软件在100m×100m精度的DEM数据上生成的河网与全国1 25万的数字河流对比验证,吻合较好。此外,在美国联邦地质调查局(USGS)的HYDRO1k全球1km精度的DEM数据源基础上,所提取生成的长江流域河网,与1 100万的数字长江主要河道对比,差别不大。结果表明,所开发软件能够很好地自动生成流域水系,可为进一步开发分布式水文模型提供技术基础。     

额尔古纳河洪水淹没模拟及湿地植被变化分析

额尔古纳河是中俄两国界河,缺乏完整的地形数据,难以使用常规方法建立水动力学模型。USGS3s分辨率（约30m）的DEM数据是共享数据,但局部精度略低,本文使用从Google Earth图像提取的河道和湿地数据,修正了这一数据集,获得了这条无资料界河的地形数据。通过一维非恒定流水动力学模型MIKE11的模拟获得了年最大洪水淹没面积,将从2000年9月TM遥感图像提取的湿地范围同模型模拟的同年最大洪水淹没范围进行比较,二者吻合程度较高,前者几乎是后者的外包络,说明经修正的DEM数据基本可用。由MODIS EVI数据提取的2000—2009年增强型植被指数年最大值（YEVI）结果显示额尔古纳河干流区间二卡-黑山头段近10年湿地植被存在明显退化的趋势,并且YEVI与年最大洪水淹没面积间存在显著的正相关关系。研究结果表明洪水是改善额尔古纳河流域湿地植被的一个正向驱动力。     

Effect of DEM Resolution,Source, Resampling Technique and Area Threshold on SWAT Outputs

Application of an inappropriate Digital Elevation Model (DEM) might lead to uncertainty in modelling of the hydrological cycle. The novelty of this work is the development of a comprehensive framework to evaluate the effect of DEM resolution (12 to 500 m), source (TanDEM-X, SRTM, AW3D30 and ASTER GDEM2), resampling technique (nearest neighbour, bilinear interpolation, cubic convolution and majority) and area threshold (1000 to 50,000 ha) on Soil and Water Assessment Tool (SWAT) outputs based on five criteria: (1) river network extraction, (2) streamflow simulation, (3) topography, slope and basin characteristics, (4) hydrological and (5) water quality simulations. Kelantan River Basin, a tropical basin in Peninsular Malaysia was selected as study area. The major findings are summarized as follows: (1) TanDEM-X had better river network extraction capability than ASTER GDEM2, (2) better monthly streamflow simulations were obtained between 20 m and 60 m DEM resolutions, with the smallest area threshold (1000 ha), (3) TanDEM-X and SRTM DEMs outperformed ASTER GDEM2 on monthly streamflow simulation, (4) DEM resolution, source and resampling technique were insensitive to most of the hydrological components, except the lateral flow, (5) area threshold was sensitive to SWAT-simulated surface runoff, soil water content and evapotranspiration, (6) DEM scenarios had a larger impact on sediment yield simulations compared to the total nitrogen and total phosphorus simulations. We recommend a preliminary assessment of DEM uncertainties on SWAT outputs to obtain more reliable modelling outputs.