基于地形图高程点的流域水系提取精度研究

针对基于地形图高程点生成DEM法提取的模拟河网同实际河网存在着差异甚至错误的问题,分析了TIN数据范围、高程点密度及DEM采样精度三个影响因素对水系提取精度的影响、影响程度大小、原因及修正方法。以深圳坪山河为例,通过设置不同的情景提取模拟河网,并同实际水系进行对比,定性评价各因素的影响、误差来源及修正方法。结果表明,TIN数据范围影响着整体河流的准确性,高程点密度及DEM采样精度影响着局部河流的准确性;TIN数据范围的影响来源于DEM插值高程的异常,可通过裁剪数据边界加以消除;高程点密度和DEM采样精度的影响来源于高程的局部高估,部分高估区域可通过对比不同情景下的模拟河网不一致区域得出,其他部分高估区域则需借助额外的水系信息加以判别。     

秦淮河流域河网特征提取

以秦淮河流域为例,阐述了Arc Hydro Tools提取流域河网的步骤和方法,分析了有(无)河网辅助条件下提取数字河网的效果,并探讨了利用Arc Hydro Tools 提取河网水系的特征,提出了基于ArcGIS Hydrology模块直接处理DEM数据的改进方法。结果表明,该方法有效提取了研究区域内的河网特征,与实际流域边界基本吻合。     

基于高精度DEM的Indian Creek流域河网水系提取方法对比

确定河源位置是基于数字高程模型(DEM)提取水系的关键环节,对数字流域水系的空间拓扑关系和几何特征具有重要影响。选取具有实际勘测河源位置资料的山丘区小流域即美国俄亥俄州东南部的Indian Creek流域,基于高精度DEM(1m)提取河网,系统分析集水面积阈值法、坡度—集水面积阈值法、曲率—坡向变率法和等高线聚类法这4种方法的优劣;利用实际勘测河源位置信息,构建灵敏度、可靠度等评价指标体系。结果表明,集水面积、坡度—集水面积阈值法简单、高效,需人为确定阈值,利用不同阈值提取河网差异十分显著;曲率—坡向变率法、等高线聚类法可避免阈值确定的不确定性,且可靠性及灵敏度均较高。与实际勘测河源位置相比较,等高线聚类法吻合度最高,集水面积阈值法最低。研究成果可为流域水文分析提供参考。     

一个以DEM为基础的分布式水文模型

研究了如何将从DEM中提取的河网、水流路径等流域特征应用于分布式水文模型。建立了一个以传统产流模式为基础进行产流计算、网格间沿虚拟汇流网络进行汇流的分布式水文模型，并在我国东北部分流域进行了应用。重点研究了以DEM为基础的汇流方法，用汇流时间和线性水库相结合的方法进行汇流演算。结果表明，该方法提高了大尺度水文模拟的精度。     

基于DEM的分布式水文模拟模型及应用

选择太湖流域西苕溪水系为研究对象,以数字高程模型为基础,利用地理信息系统软件从DEM数据中提取研究区域的河网信息,将自动划分的子流域作为水文模型的最小计算单元,结合三水源新安江模型理论建立了基于DEM的分布式水文模拟模型并进行了应用.结果表明,所建模型适用于模拟湿润山区的降雨径流过程.     

集水面积阈值确定方法的比较研究

针对坡面径流模拟算法引入集水面积阈值划分流域内的河网与坡地直接影响了生成的数字河网精度,探讨并比较了多种推求流域集水面积阈值的方法。结果表明,各种方法可互补;采用集水面积与河道平均坡降关系和采用集水面积与河网密度曲线具有较好的一致性;流域面积越大,采用宽度分布推求阈值准确,流域面积越小,采用水系分形推求阈值准确;集水面积阈值在流域内各处并非完全相同,应考虑采用多个阈值。     

基于ArcGIS-Matlab的流域集水面积阈值确定方法

为准确判定流域的最佳集水面积阈值,基于重庆市梁滩河流域12.5m精度DEM,利用ArcGIS水文分析工具提取流域河网水系,并分析了河网(河源)密度与集水面积阈值的相关性。结果表明,河网(河源)密度随集水面积阈值的增加而降低,且当阈值超过2 000时,其下降速度由急剧变为缓慢;采用幂函数可较好表示河网(河源)密度与集水面积阈值之间的关系,判定系数均达0.998;利用离散程度差异法并借助Matlab的运算程序可快速判定梁滩河流域的最佳集水面积阈值为2 400。     

基于DEM的渭河大流域特征分块提取方法

受流域面积、DEM数据尺度、数据量和计算机性能的影响,无法直接整块提取大流域特征。对此,以渭河流域为研究区,基于DEM数据,依据坡面流模拟方法,使用ArcGIS软件中的水文分析工具,分块提取流域特征,再对提取的信息进行合并,衔接断裂河流和破碎的集水区,并通过拓扑处理,生成完整的流域数据。对比发现,提取的河网与实际河网较吻合,提取的流域面积精度较高,从而验证了该提取方法的可行性。     

基于DEM的湟水流域河网阈值分析

基于ArcMap10.2,提取了湟水流域在不同集水面积阈值下的河网,采用河网密度法和水系分维法分别确定阈值,提取河网与实际河网作叠加分析,对比得出最佳阈值,判断流域地貌侵蚀发育所处的阶段。结果表明,阈值越大,河网越稀疏;集水面积阈值与河网密度之间存在幂函数关系,采用河网密度二阶导数法、水系分维法计算出的阈值分别为13 000、14 000,河网密度法提取出的河网与实际吻合度更高,两种方法对比验证提高了流域阈值选定的准确度,最后得到湟水流域最佳集水面积阈值为13 000;盒维数计算结果为1.065 5,说明流域地貌正处于侵蚀发育的初始阶段。     

基于DEM的分布式汇流模型及其在洪水预报中的应用

基于数字高程模型,并结合国外在河网水系提取的研究成果,归纳出提取河网水系的方法,并将其应用于实际的水系提取.建立了流域尺度的概念型分布式新安江模型,该模型在栅格单元中采用新安江模型作产流计算,根据单元的不同属性 （坡地、河道）及所推求的汇流时间场建立汇流模型.将此模型应用于淮河黄泥庄以上集水区域,对黄泥庄站的洪水过程进行了模拟研究,模拟结果符合洪水预报的规范要求.