基于DEM的岸坡稳定性的精度研究

对于岸坡稳定性的分析较多采取水下坡度分析法,选择某一河段岸坡为试验区,分析不同空间分辨率的水下数字高程模型(DEM)对坡度提取的影响,结果表明:由于水下地形较为复杂且不便观测,因此应选用坡度分级方法进行描述;随着DEM格网的增大,不同坡度等级的不确定程度不同,中间坡度等级逐渐向两极坡度等级集中;对于1:500高精度水下地形数据而言,15 m是保证护岸工程准确有效的DEM最大栅格尺寸.     

不同分辨率 DEM 提取三峡库区地形参数的精度研究

 数字高程模型（ Digital Elevation Model , DEM ）能表达地形形态的起伏变化,从中提取的地形参数,可为径流预报提供一定的基础数据。但 DEM 数据是按照一定的分辨率对地表进行近似描述的,多种分辨率 DEM 数据的存在导致了尺度问题的产生。通过提取三峡库区内虾子岭小流域不同分辨率 DEM 的地形参数,分析了不同分辨率 DEM 对坡度和汇流网络精度的影响。研究结果表明：DEM 分辨率对坡度和汇流网络有较大影响,坡度和汇流网络的准确性和 DEM 的空间分辨率密切相关;1m DEM 能够准确反映当地的地形,从中提取的坡度与汇流网络接近于实际值,从 5m DEM 提取的坡度和汇流网络也能较为准确地反映实际值,而10m DEM 、25m DEM和 50m DEM 则不能准确地反映坡度和汇流网络。因此,在进行较为精确的径流预报时,建议采用至少 5m DEM 。在进行粗略估计或较大尺度的径流预报时,可采用 10m DEM 、 25m DEM 和 50m DEM 。     

高分辨率数字高程模型的构建方法

高分辨率数字高程模型(DEM)是正确计算坡度坡向、提取流域地形特征、进行水文分析的前提。本文以黄土高原典型丘陵沟壑区小流域为例，基于大比例尺(1∶10?000)数字化地形图和专业化DEM插值软件ANUDEM，探讨了ANUDEM在应用中的几个重要参数的取值，建立了高分辨率DEM，并对拟合DEM的质量进行了评价。研究表明，最佳分辨率为等高线间距的一半，一般为5m或2.5m，第二糙度系数为0.8，计算迭代次数为20～30次。ANUDEM建立的DEM表面光滑，回放等高线与原等高线符合度高，能真实地表现地形起伏，由其提取的水系与流域沟谷完全吻合且连续完整，适宜水文分析，是一种建立高质量DEM的优良方法。     

基于LiDAR的青藏高原山坡小流域地形提取方法

数字高程模型(DEM)的精度和分辨率影响着地形分析的结果,这种影响在高原、高山地带尤为明显。以拉萨河夺底沟小流域一处山坡为研究对象,选取典型剖面对比3种DEM数据对实际地形的还原效果。分析表明:SRTM和ASTER GDEM地形数据在青藏高原高山区存在高估山谷谷底高程、漏失地形要素的现象,使用LiDAR技术获取的DEM则可以准确反映实际地形。针对8种分辨率(1,2,5,10,15,20,25,30 m)的LiDAR DEM,使用局部方差均值分析坡度、平面曲率、剖面曲率等地形属性,发现低分辨率DEM在高山地区会遗失大量地形信息,造成地形平坦化和山坡微地形改变。为避免高山地区地形特征失真,给出了坡度和曲率研究适用的最小分辨率阈值:在坡度研究中使用的DEM分辨率应<5 m,曲率研究的最优分辨率为1 m。研究表明在青藏高原高山区,使用LiDAR技术提取高分辨率DEM具有远大的应用前景。     

建立黄土丘陵区DEM的方法探讨

在地形破碎的黄土丘陵区，提取1∶25万数字地图中的等高线层和水系要素，直接内插建立DEM，会丢失一些有用的地貌特征信息，影响其使用效果。以黄土丘陵区典型流域绥德韭园沟为试验样区，经验研究得出，在利用1∶25万数字地图建立DEM时，人为添加高程值误差在半个等高距以内的点，参与建立DEM，可有效减少地貌特征信息丢失；借用同一区域较大比例尺数字地图或地形图上的点，可提高DEM描述地面的真实程度；在无法取得控制点的山峰、山顶、沟头等区域加点，可突出地貌特征，提高DEM的使用价值。     

基于DEM的山丘区小流域河网提取分析研究

数字高程模型(DEM)是提取流域河网水系的重要基础数据,DEM分辨率直接影响河网水系的空间拓扑关系和数字流域水文特征。选取美国俄亥俄州印第安纳河流域为研究对象,基于不同分辨率的DEM提取河网,引入野外勘测河源信息,建立可靠度、灵敏度评价指标,探讨不同DEM分辨率所提取数字河网的适用性。结果表明:(1)与野外勘测河源相比,基于高分辨率DEM提取的河网与实际河网更为接近,但会生成伪支流;(2)研究流域地形破碎化程度高,局部地形坡度大,河网发育主要受上游集水面积控制;(3)DEM分辨率为5 m时,研究流域河网提取结果的可靠度和灵敏度较为理想,过高或过低的分辨率均不适用于该流域的河网提取。     

数值地形图的生成及其水文地貌特征评价

数值地形图(DEM)是利用地理信息系统(GIS)进行流域水文模拟的基础, 其精度直接影响模拟结果在没有现成的数值地形图时, 应用人员往往利用传统的地形图来生成它. 本文分别采用Arc/Info地理信息系统软件提供的哈奇逊法和不规则三角网五次插值法, 对一个实验流域的高程取样点进行插值, 生成了4种不同的数值地形图, 从凹洼分布、流域界定、河网提取、地面坡度和地形指数、以及地面径流汇成等方面, 对它们的水文地貌精度进行了比较. 结果表明, 两种方法都能生成由高程点群所反映的地形, 然而由于哈奇逊法能够结合流域的河网结构及其具有物理基础的水文地貌加强法来处理凹洼问题, 因此大大地提高了其所生成的流域数值地形图水文地貌特征精度.     

基于DEM的鄱阳湖水下地形分析

利用数字化的鄱阳湖1∶10 000比例尺水下地形高程数据,生成5 m水平分辨率的鄱阳湖水下数字高程模型(DEM)。在此基础上,应用地理信息系统空间分析方法,提取了水下地形断面,生成了坡度、地形起伏度和地表粗糙度等地形指标数据,计算了不同水位下的曲面积和库容,分析了鄱阳湖水下地形特征。分析结果可为鄱阳湖区水利工程规划和设计、水患灾害防治提供依据。     

基于DEM的坡度精度研究

在黄土高原、福建省选取20个样区为研究区域,以样区1∶1万地形图所建立的5 m分辨率DEM为研究对象,分析DEM高程误差、提取坡度的不同算法、不同地形对坡度精度的影响.将中误差、互信息、均值和标准差作为分析指标,采用随机噪声模拟DEM的误差.研究结果表明:互信息可以作为衡量原始坡度与加噪DEM提取坡度之间关联程度的指标;6种算法提取的坡度精度由高到低依次为三阶不带权差分算法、三阶反距离权差分算法、三阶反距离平方权差分算法、Frame差分算法、二阶差分算法、简单差分算法;坡度均值较小的区域,其坡度误差较大,坡度均值较大的区域,其坡度误差则稍小,若坡度标准差较大,则需要进一步考虑.     

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。     

DEM分辨率对小流域设计洪峰推求误差的影响

推理公式法在小流域设计洪水的计算中被广泛应用,DEM数据分辨率对公式中的流域地形参数取值存在重要影响,甚至会造成设计洪峰流量的计算误差。以深圳石岩流域作为研究区域,分别采用分辨率为30,60,90,120,150 m的DEM数据进行流域地形参数的提取及比较分析,并针对推理公式中的3个流域地形参数进行敏感性分析。研究结果表明:随着DEM分辨率的增大,分析的流域面积有增大趋势,主河道坡降则反之,而干流河长随DEM分辨率呈无规律变化;3个流域地形参数中,流域面积取值误差对设计洪峰计算精度影响最大,其次为干流河长,主河道坡降影响较小。综合考虑参数重要性,以及DEM数据分辨率及集水面积阈值对参数取值的影响,选用90 m分辨率的DEM数据,并设置集水面积阈值为390~500 hm~2来提取石岩流域的地形参数,推理公式计算所得设计洪峰误差是可接受的。研究结果可为类似的小流域设计洪水计算提供一定参考。     

TOPMODEL for Streamflow Simulation of a Tropical Catchment Using Different Resolutions of ASTER DEM: Optimization Through Response Surface Methodology

The unavailability of proper hydrological data quality combined with the complexity of most physical based hydrologic models limits research on rainfall-runoff relationships, particularly in the tropics. In this paper, an attempt has been made to use different resolutions of DEM generated from freely available 30 m-based ASTER imagery as primary input to the topographically-based hydrological (TOPMODEL) model to simulate the runoff of a medium catchment located in the tropics. Response surface methodology (RSM) was applied to optimize the most sensitive parameters for streamflow simulation. DEM resolutions from 30 to 300 m have been used to assess their effects on the topographic index distribution (TI) and TOPMODEL simulation. It is found that changing DEM resolutions reduces the TOPMODEL simulation performance as the resolutions are varied from 30 to 300 m. The study concluded that the ASTER 30 m DEM can be used for reasonable streamflow simulation of a data scarce tropical catchment compared with the resampled DEMs.     

基于DEM的乌梁素海东部流域河网信息提取

以乌梁素海东部流域为研究区,基于免费获取的3〃的Shuttle Radar Topography Mission(SRTM)数字高程模型(DEM),利用HEC-GeoHMS模块,确定流域不同汇流累积量阈值的河网密度,通过二者关系曲线,得出东部流域最适汇流累积量阈值为15 km2.实现流域水系提取和子流域划分,继而将其与...     

DEM网格尺度对水文模拟影响的研究

选择汉江上游旬河流域为研究对象．研究了DEM网格尺度对提取流域地形特征参数的影响．采用基于地形指数的TOPMODEL模型进行水文模拟，进而分析DEM网格尺度和不同流向分配方法对径流模拟结果的影响。结果表明，DEM网格尺度对流域地形特征参数的影响还比较大，但由于模型参数率定采用了优选算法，掩盖了不同DEM网格尺度和不同流向分配方法计算的地形指数的差别．使得模拟的结果相差不大。但随着网格尺度的增大．多向分配法模拟的结果要比单向分配法好一些。     

Evaluating performance dependency of a geomorphologic instantaneous unit hydrograph-based hydrological model on DEM resolution

The digital elevation model (DEM) is a type of model that has been widely used in terrain analysis and hydrological modeling. DEM resolution influences the hydrological and geomorphologic features of delineated catchments and consequently affects hydrological simulations. This study investigated the impacts of DEM resolution on the performance of the XAJ-GIUH hydrological model, a model coupling the widely used Xinanjiang (XAJ) hydrological model with the geomorphologic instantaneous unit hydrograph (GIUH), in flood simulations in small and medium-sized catchments. To test the model performance, the model parameters were calibrated at a fine DEM resolution (30 m) and then directly transferred to the simulation runs using coarser DEMs. Afterwards, model recalibration was conducted at coarser DEM resolutions. In the simulation runs with the model parameters calibrated at the 30-m resolution, the DEM resolution slightly affected the overall shape of the simulated flood hydrographs but presented a greater impact on the simulated peak discharges in the two study catchments. The XAJ-GIUH model consistently underestimated the peak discharges when the DEM resolution became coarser. The qualified ratio of peak simulations decreased by 35% when the DEM resolution changed from 30 m to 600 m. However, model recalibration produced comparable model performances when DEMs with different resolutions were used. This study showed that the impact of DEM resolution on model performance can be mitigated by model recalibration to some extent, if the DEM resolution is not too coarse.     

基于不同分辨率DEM提取坡度值的转换关系研究

基于DEM提取计算单元坡度是分布式水文模型构建的重要手段之一,通过研究不同分辨率DEM对WEP-L模型计算单元坡度的影响及其转换关系,为模型计算中坡度与其他运算量之间非线性关系带来的计算精度与计算效率之间的矛盾提供解决方案。以NASA发布的30 m分辨率DEM数据为基础,以不同尺度流域(南小河沟流域,面积36.3 km~2;泾河流域,面积4.5万km~2)为研究对象,利用分形结合半方差函数的方法分析低分辨率DEM提取的计算单元坡度向高分辨率DEM提取的坡度信息转换的规律。研究发现以30 m分辨率DEM为基础提取的子流域套等高带结构能够很好地反映南小河沟流域地形"坡度等高分布"的特点;利用分形结合半方差函数的形式能够有效地实现基于低分辨率DEM提取的流域基本计算单元坡度向"真实"地形坡度值转换。根据模型计算需求,给出了不同分辨率DEM数据提取坡度值的转换关系。本研究可为分布式水文模型搭建面临的计算精度与计算效率矛盾问题提供借鉴和参考。     

流域分布式侵蚀学坡长的估算方法研究

坡长是USLE/RUSLE应用到流域尺度上较难提取的因子。本文从理论上对坡长进行分析,提出以流域分布式侵蚀坡长来反映地形因子的坡长值,并采用迭代累积的算法提取坡长,同时考虑了侵蚀、沉积、沟道,较完整地实现了坡长的计算条件。对实例进行计算、分析,并同已有估算方法进行了对比。该方法有效地表达了坡长与地形的相关关系,计算结果准确,空间分布合理,适合于在流域和区域尺度上基于DEM对地形因子进行提取与分析。     

无高精度地形资料地区溃坝洪水演进模拟研究 ——以金沙江叶巴滩-巴塘段为例

为准确高效计算缺乏高精度地形资料地区河道中洪水演进过程,在空间分辨率为30 m的ASTER GDEM V2地形数据基础上采用不同方法对金沙江叶巴滩-巴塘区间河道地形进行重建,采用基于显卡加速的地表水及其伴随输移过程模型模拟了2018年"11·03"堰塞坝险情洪水过程,并与实测洪水过程进行对比验证。结果表明:①不同空间插值方法对河道地形特性的插值表达精度相差较大,样条函数法和根据河流走势的趋势平滑法生成的河道地形能较好表达河道地貌形态;②不同断面间距下趋势平滑法河道地形洪水演进模拟精度随断面间距增大而增加,仅使用入流口和出流口断面高程模拟效果在不同断面间距中最好;③使用趋势平滑法生成河道地形时,洪水模拟精度随河道下挖深度的增加呈增加趋势,下挖深度为50 m时NSE达到0.937,R~2达到0.976。研究分析了河道地形重建方法、插值断面间距及下挖深度对洪水演进模拟精度的影响,可为洪水应急抢险快速预测提供数据处理方法。