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.     

基于多源遥感数据的黄河数字流域模型改进

山区河流水系众多,往往因地势险要难以现场量测获得河流基础信息,是典型的缺资料地区。本文结合多源遥感提取的68个河流断面及34个水文站实测断面,建立了黄河中游各级别河流的断面概化模型。融合传统线状DEM水系及河流表面、概化断面构建河道边界形态。针对黄河数字流域模型,基于不同级别河流的河道边界条件建立了断面判别模块,改进其汇流模型。以黄河一级支流皇甫川流域为例,以2010—2015年的资料率定模型,以2016年汛期日径流及年内3场典型洪水过程验证模拟效果。结果表明,改进后的模型输入参数均可由遥感观测获取,且日流量模拟的纳什效率系数高于0.8,流速及水深的模拟误差分别为7%、9%,全时期洪峰流量的模拟误差平均为15%、峰现时间误差约1.4 h,均较改进前明显提升。研究成果可为山区河流水文过程模拟及河流地貌演化等研究提供重要的基础数据和技术参考。     

基于太湖数字流域系统的水质模型参数灵敏度分析

太湖流域水资源综合规划系统是一个覆盖全流域的,包括污染负荷模型、河网湖泊相耦合的水量水质模型的数字流域系统。该系统的水质模型参数众多,描述了整个太湖流域水体物理、化学和生物过程。其取值正确与否将直接影响到所选用的模型模拟水质变量在水体中演化特征好坏。通过灵敏度分析得出：①参数变化率在40％之内,水质浓度变化率在30％之内;⑦降解参数较释放参数灵敏;③5个等效释放参数敏感次序为：SD、Sn、Sc、Sb、Sm;④5个等效降解参数敏感次序为：Kb、Kn、Kc、Ktn。     

基于RS与GIS技术的数字流域水体信息的提取

针对DEM的误差及时效性可能会导致提取出的水文要素与实际情况出现偏差的问题,提出利用遥感信息与DEM综合提取水系的方法。利用遥感影像,根据NDWI和波段分析相结合的方法提取流域主干河流和面状水域,并用数学形态学对提取出的二值图进行除噪、细化等处理;利用DEM数据,根据流域集水面积阈值与河网密度之间的关系曲线确定临界支撑面积阈值,并通过叠置运算和邻域分析对伪河道等进行合理剔除。综合两者结果,设置遥感水系和DEM水系主干河道校正控制点,并以遥感水系主干河道为基准,对DEM水系中控制点图层进行配准,从而完成对DEM水系位置及面状水域的修正。     

基于数字高程模型的河网提取及子流域生成

提出新的从DEM直接提取河网与划分子流域的方法(AEDNM)。该方法与以往方法的不同之处在于不再对DEM进行填洼处理,而是结合图论与水文学的思想,从流域的出口直接向上游搜索,通过图的遍历来确定流向,使全流域形成一个有向无环图,这样提取的河网可以保证是连续的,同实际河网误差很小。根据河网划分的子流域大小也基本均匀,能够满足水文模型模拟的需求。经过黄河、泾河与白河流域的算例验证,表明该法简单可行。     

基于遥感图像的河流提取方法及应用研究

通过融合监督分类和非监督分类方法,提出了基于彩色遥感图像的河流提取算法。在监督分类方法中,采用局部傅里叶变换来捕捉图像的不同颜色和纹理特征,用从样本中提取出来的LFT特征集对大间隔最近邻分类器进行训练,把图像分为河流和背景两部分;在非监督分类方法中,采用基于颜色的k-均值分类分割方法,从背景中分离出河流。对两种方法的输出结果进行融合,即可得到最终的河流提取结果。实例表明:该方法能够准确地从彩色遥感图像中进行河流提取。     

基于IKONOS影像的延安市麻庄流域水保遥感调查

延安市麻庄流域是黄土高原淤地坝建设的示范小流域。本次遥感调查采用1m分辨率的IKONOS卫星影像，并应用了数字高程模型(DEM)生成坡度图、图层叠加产生坡度属性码、根据其他侵蚀因子自动生成?侵蚀强度属性码等技术，大大提高了判读精度，保证了遥感调查质量，对提高淤地坝建设的科技含量具有一定的示范作用。     

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。     

浅谈数字高程流域水系模型

简要介绍数字高程模型(DEM)和数字高程流域水系模型(DEDNM)的基本概念、原理。基于辽河水系老哈河流域栅格DEM数据,采用DEDNM提取水系信息,构建数字流域,并阐述了在数字高程模型中凹陷区域识别和消除、流域分水线勾划、河网生成、河网与子流域编码及河网结构拓扑关系的建立。     

黄河数字流域模型

黄河数字流域模型是“数字黄河”的重要组成部分,可以理解为“数字流域 流域水沙、水质模型”。文中在数字流域模型框架下,以坡面为基本单元,建立具有多层结构的产流模型;在坡面产流的基础上,建立坡面产沙数学模型。进而以流域分级理论为依据,将坡面、小流域、区域、全流域四个层次的模型整合成一个完整的流域整体模型。文中提出了不同层次模型之间的联系途径和整合方法,探讨了模型框架、参数提取、模型计算原理方面的技术问题。应用建立的模型,给出了四个计算实例:黄河全流域水量计算、小花间汛期洪水模拟、多沙粗沙区产沙计算和岔巴沟淤地坝规划。实践表明:建立的模型基本具备了在黄河全流域进行降雨—径流模拟、侵蚀产沙计算和进行淤地坝规划的功能,辅以降雨预报模块则可进行洪水预报。     

遥感技术在分布式水文模型中的应用研究进展

遥感技术与分布式水文模型的深入结合,推动了现代水文学科的发展。在简要介绍分布式水文模型与遥感技术发展状况基础上,对遥感技术在分布式水文模型应用过程中出现的降水、蒸散发、河川径流、陆面温度、土壤水分、土地利用/土地覆盖、叶面积指数等参数,给出详细的反演方法。结合技术及模型本身特性,指出遥感技术在分布式水文模型应用中存在的问题,并展望研究发展方向。     

基于水文模型与遥感信息的植被变化水文响应分析

针对地表覆被改变带来的流域水文响应存在不确定性这一问题,为了探索我国南方山区植被变化下的水文过程时空演变规律,依据东江流域的土地覆被类型,结合野外调查试验与遥感数据提取典型植被特征信息,利用考虑水文、地形、土壤、植被等多要素综合的分布式水文模型DHSVM,对流域内各种典型覆被情景下的水文过程进行模拟,进而分析植被变化引起的径流、蒸发、土壤水变化的响应关系。结果表明:大面积人工种植桉树林,将会对流域水文过程产生较大影响,地表径流深比现状针叶林增大17.5%,蒸散发量减小18.1%,洪峰流量也有所增加,流域洪水灾害发生概率加大;当流域现有针叶林生态系统退化为草地时,多年平均径流量增加24.4%,蒸散量减少25.3%,不利于自然流域的水源含蓄;针叶林、阔叶林和混交林三类森林植被更替对流域的水文过程影响相比其他植被类型要小。研究成果为分析流域变化环境下的水文过程时空演变规律及其生态环境效应提供参考,对我国南方山区水资源管理规划和生态环境保护具有实际意义。     

遥感驱动的分布式实际径流模拟研究

以WBM/WTM(Water balance model/Water transport model)模型为基础,以遥感反演的月降水和月蒸发为主要数据源,开发了基于遥感的分布式水量平衡与传输模型(Remote sensing based Water balance/Water transport model,RSWB/WTM)。利用2002年-2007年的TRMM卫星的降水数据与2004年-2008年基于遥感反演的蒸散发数据,用该模型模拟了白洋淀流域阜平、中唐梅、紫荆关三个水文站的实际径流,对模型的模拟精度进行了评价。三个站的效率系数均大于0.54,其中中唐梅和紫荆关站的效率系数大于0.62。从R2来看,三个站分别是0.56、0.64和0.64。白洋淀流域水库、塘坝对实际径流的干扰较大,进而影响到了模型的模拟精度。另外,遥感反演降水与蒸发存在的不确定性也是影响模拟效率的原因之一。建立的完全以遥感为数据源的分布式水文模拟模型将为基于遥感的水资源评价提供新的技术手段。     

水利遥感数据规模化加工处理平台框架研究

以卫星遥感为代表的地表信息空天获取手段是支撑新时期智慧水利建设的重要途径。当前,遥感数据获取能力与处理服务能力之间出现了失衡,大量的对地观测卫星遥感数据被获取,而能够支撑水利业务的遥感数据产品即时服务能力和动态更新频次仍然存在瓶颈,“卫星数据量大、处理流程复杂、产品服务不足”的现状长期存在,制约着水利行业遥感应用的质量和效率。本文通过调研当前国内外遥感大数据加工处理进展,分析了面向智慧水利建设的水利遥感数据处理平台需求,设计了一种水利遥感数据规模化加工处理平台的框架,用于海量卫星遥感数据产品全链路自动化处理,以提升水利遥感数据产品处理质量和服务效率。该平台可以实现超过30种多源高分遥感数据全流程处理,通过动态分配GPU和CPU计算缓存,实现卫星遥感数据正射校正、融合、镶嵌、质检以及水利遥感专题信息提取等流程规模化、并行化和自动化处理,生产满足数字孪生流域建设的卫星遥感专题产品,支撑新时期智慧水利建设的遥感深度应用。     

卫星遥感影像在吉林“引松调水工程“中的应用前景探讨

随着现代遥感技术和计算机信息处理技术的发展,遥感在水利工程可研阶段发挥着越来越重要的作用。本文介绍了使用SPOT与TM卫星影像,结合已有的各种地理信息资料,从不同侧面了解工程区的自然生态环境状况,最后探讨了遥感影像在“引松调水工程”中的应用前景。     

基于多源遥感数据的森林生物量估算模型研究

探讨了利用光学遥感图像HJ1B和多极化L波段微波遥感数据ALOS/PALSAR建立森林生物量估算模型的方法,利用统计回归方法建立了4种模型:1利用雷达图像ALOS/PALSAR后向散射系数和实测生物量建立的生物量回归模型;2利用多光谱图像HJ1B进行混合像元分解(spectral mixture analysis,SMA)后的组分图像与雷达图像ALOS/PALSAR进行图像融合建立的生物量回归模型;3利用多光谱图像HJ1B进行混合像元分解后的组分图像与实测生物量建立的生物量回归模型;4利用HJ1B图像的NDVI指数与实测生物量建立的生物量回归模型。对4种模型估算的生物量进行了对比分析。结果表明:第2种方法融合后图像与森林地上生物量之间存在较好的定量关系,估算生物量与实测生物量一致性较好,估算生物量精度优于其他模型结果。利用光学和微波图像协同遥感能够有效地提高森林生物量估算的精度,但并非所有的融合方法都能提高生物量估算的精度。利用雷达和光学图混合像元分解法进行植被生态系统监测研究具有一定的应用潜力。     

卫星遥感长江口水域水深

在分析卫星遥感水深理论模式基础上，结合长江口水域的水沙特性建立了遥感长江口水深的分段模式，给出了相应的数字图像处理方法，所得到的遥感水深图与实测水深图较为一致．     

遥感图像处理软件ENVI与GIS软件的信息转换

分析了遥感图像处理软件ENVI与GIS软件在功能和数据类型方面的差异，介绍了两者之间信息相互转换的操作方法。实际应用表明，将ENVI与GIS相结合使用，可以更好地发挥两者的优势、满足用户的实际需求。     

上海滩涂植被时空动态变化的遥感影像解译研究

近年来,上海市滩涂植被受自然因素和人类活动的强烈影响,生态系统的结构与功能发生了改变。用Landsat TM/ETM+遥感卫星数据,并结合大量的地面调查,对上海滩涂植被的时空动态变化情况进行了分析。结果显示：滩涂植被丰富,并随着滩涂的淤涨向外海延伸;受多种因素的干扰,近20余年来,滩涂植被面积由19 099.91 hm2锐减至13 949.13 hm2;植被结构发生改变,外来入侵植物互花米草迅速扩张,对土著物种海三棱藨草和芦苇造成了严重威胁,影响了滩涂生态资源。人类活动是影响上海滩涂变化的主要因素,应加强协调管理,控制促淤圈围活动和外来植物入侵,保护与合理利用滩涂资源。     

区域遥感双源蒸散发模型研究进展EI北大核心CSCD

系统回顾了基于热红外地表温度和基于阻抗过程的两类遥感双源蒸散发模型研究进展,综述了能量平衡模型、特征空间模型和基于阻抗过程模型的优缺点,提出在未来遥感蒸散发模型的开发过程中,应注重上述两类双源模型物理机制的结合,强化机器学习方法的应用,在基于阻抗过程的蒸散发模型中加强与碳循环的耦合,进一步开发适用于城市区域的遥感蒸散发模型。