SRTM DEM数据提取河网方法及影响因素研究

从数字高程模型（Digital Elevation Models,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。珠江三角洲地区是中国经济最发达的地区之一,是世界上公认范围最大、结构最复杂的网河流域。研究该地区河网分布及流域特征,对于流域的整体规划和水资源的有序配置具有重要意义。文中首先讨论了基于栅格DEM取流域河网水系特征信息的基本方法;然后基于SRTM DEM数据,以珠江三角洲地区为例给出了利用Arc/Info实现河网提取的具体步骤,实现了大范围区域内的流域特征信息的快速提取;最后对比分析珠江三角洲分流域河网特征。     

SRTM DEM数据提取河网方法及影响因素研究

从数字高程模型（Digital Elevation Models,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。珠江三角洲地区是中国经济最发达的地区之一,是世界上公认范围最大、结构最复杂的网河流域。研究该地区河网分布及流域特征,对于流域的整体规划和水资源的有序配置具有重要意义。文中首先讨论了基于栅格DEM取流域河网水系特征信息的基本方法;然后基于SRTM DEM数据,以珠江三角洲地区为例给出了利用Arc/Info实现河网提取的具体步骤,实现了大范围区域内的流域特征信息的快速提取;最后对比分析珠江三角洲分流域河网特征。     

基于HEC-GEOHMS的青山河子流域划分研究

以青山河流域作为研究区域,通过采用ArcGIS结合地理空间水文模型扩展(HEC-GeoHMS)模块,对青山河流域数字高程模型(DEM)数据进行分析,生成数字水系,划分提取子流域。运用AutoCAD根据划分边界在万分之一地形图上量测流域特征值,计算提取成果与量测值相对误差,结果表明,相对误差值在模型计算允许范围以内,结果基本可靠,符合模型计算要求。同时通过统计分析,得出相对误差与流域地形坡度存在一定相关性的结论。通过研究可以确定,相比传统的手工量测,采用HEC-GeoHMS模块,可以使子流域提取与数字水系生成在保证精度的前提下变得更加高效与便捷,并可以为HEC-HMS模型的计算提供数据基础。     

基于SRTMv4的异龙湖流域地形因子提取

以最新SRTMv4版DEM作为基础数据,选择异龙湖流域为研究区域,利用ArcGIS 10平台中的水文分析扩展模块提取异龙湖流域的流域边界和流域水文特征两方面的流域地形因子。根据提取结果与获取到的实测数据进行有效性检验:①与实际调查数据的水系网和1∶5万水系图对照比较,发现基于SRTM DEM所提取出的流域地形因子等信息是合理有效的。②与1∶5万DEM所提取流域水网进行对比发现基于SRTM DEM所提取的数据精度较为满意,在相同河网密度情况下,基于SRTM的DEM与1∶5万DEM的水网细节表现高度一致,具有可靠性。     

基于ASTER-GDEM的延河流域水系分维特征分析

沟谷水系提取及分析，在描述地形骨架、获取构建分布式水文模型参数及研究地貌发展进程中有重要作用。传统的水系分维计算方法主要有量规法和栅格法， 本文将汇流阈值类比量规，遵照量规法的计算方法，研究流域的不同汇流，值得到不同的水系长度，分析其对数关系以计算水系的分维值。基于ASTER GDEM数据源， 以陕西省延河流域为例进行分析，其分维值为1.058；结合流域侵蚀积分曲线可知，延河流域水系侵蚀强烈。     

一种基于TIN的多尺度流域河网提取算法

多尺度水文模拟是水文研究的重要领域,多尺度的流域河网是多尺度水文模拟的基础,而现有基于TIN提取算法存在河道定义单一、未处理平坦区域及不支持多尺度等不足。提出一种基于TIN的多尺度流域河网提取算法,定义谷线河道、重心—重心河道和重心—谷线河道等流域河网特征;利用回溯的方法确定平坦区域三角形的流向,进一步确定平坦区域的河道;定义基于TIN数据的汇水面积的概念,用以实现空间多尺度流域河网的提取。设计河网的二叉树拓扑结构和编码方案及算法,用于构建流域河网的空间拓扑结构为水文研究提供接口。研究及实验结果表明,提出的算法提取出的流域河网与地形数据中的实际河网吻合。     

基于ASTER-GDEM的延河流域水系分维特征分析

沟谷水系提取及分析,在描述地形骨架、获取构建分布式水文模型参数及研究地貌发展进程中有重要作用.传统的水系分维计算方法主要有量规法和栅格法,本文将汇流阈值类比量规,遵照量规法的计算方法,研究流域的不同汇流,值得到不同的水系长度,分析其对数关系以计算水系的分维值.基于ASTER-GDEM数据源,以陕西省延河流域为例进行分析,其分维值为1.058;结合流域侵蚀积分曲线可知,延河流域水系侵蚀强烈.     

一个基于DEM的数字河网体系提取算法的应用

基于DEM提取数字河网是一种高效率获取河网信息的方法,D8算法由于直观简单,成为数字河网提取中应用最为广泛的模型之一.介绍了D8算法模型的基本原理、计算步骤以及流域水系提取阈值设定等问题,并采用这一模型对烟台市大沽夹河网DEM数据进行数字河网体系的提取,对提取的数字河网体系进行了检验.研究结果表明,在算法中不同的流域应取不同的阈值,所取阈值的范围对提取出的河网密度、精细度等有着巨大的影响.最后,指出这个算法所存在的缺点.     

基于SRTMDEM的流域特征信息提取——以鄱阳湖流域为例

基于DEM数据提取水文特征因其快速高效,得到了广泛的重视和应用,然而由于传统测绘DEM数据高程获取的问题,提取的水文特征结果的精度不甚理想.本研究选用遥感手段获取的、经过SWBD水系数据预处理的SRTM DEM数据,利用D8水系提取算法实现了鄱阳湖流域的边界提取和亚流域划分.提取结果表明,应用遥感源地形数据提取流域水文特征具有较高的精度和效率,显示了遥感面源数据在更新水文研究基础数据中的优势.     

从DEM中自动提取自然水系

为了从数字高程数据中自动提取区域水资源信息，以提高基于GIS的区域水资源勘查评价工作的效率，提出了一种从DEM中自动提取自然水系的实用方法，该方法通过DEM数据预处理，首先将其中的洼地和小平原改造成斜坡；然后依据水总是沿斜坡最陡方向流动的原理，确定DEM中每一个栅格点的水流方向，再根据各点的水流方向数据，计算出每一个栅格点的上游给水区；接着，根据栅格点上游给水区数值，用阈值法确定水系栅格点，并对水系栅格点进行筛选；最后，根据水系栅格点的水流方向，将整个水系追索出来，另外，还用该方法对试验区的DEM数据进行了自动提取自然水系的试验，其结果与用手工方法提取的水系基本一致，证明该方法是有效的。     

基于DEM的干旱区河网系统模拟--以柴达木盆地流域为例

数字地形模型是模拟现代环境过程的重要工具,建立具有高精度的数字高程模型成为构建分布式现代过程模型的重要内容,其中河流网络构成了流域水文模型的重要参数。根据Shreve与Strahler提出的流域结构图,进行了基于DEM的河网系统自动提取的应用研究。以柴达木盆地为例,分析1：250000与1：1000000比例尺地形图数据所建立的数字高程模型。相比较而言,在构建TIN模型中,样条插值方法在等高线内插分析中具有更好的效果;水流方向矩阵计算中格网的大小对结果有很大的影响,在地形复杂的地区表现更为明显,主要表现为随格网变大而河网系统更密集;提取河流网络的计算阈值取全流域累积矩阵的平均值,可以得到最好的图形效果。     

统一设备计算架构下的栅格河网提取并行算法

针对大规模高分辨率数字地形数据提取栅格河网效率低下的问题,提出了基于统一设备计算架构(CUDA)利用淹没模型提取栅格河网的并行算法。使用图形处理器(GPU)将汇流累积量计算分解为独立的多任务并行处理,通过数据异步传输减少数据交换时间,进而加速河网提取的运算。实验结果表明,该算法运行效率明显优于串行河网提取算法,在NVIDIA Geforce GTX660上对数据量为600 MB(网格大小为9784×8507)数字高程模型(DEM)数据提取河网加速比达到62。     

一种在DEM平地中的河网水流方向估算方法

在基于DEM的水文分析中,如河网水系提取、区域侵蚀评价等需要将栅格赋予水流方向。平地流向成为较为棘手的问题之一,前人的研究多以修正DEM值来确定平地水流方向,在合理性和效率方面还有待进一步提高。文章提出了一种计算平地流向的算法,以平地的初始汇流累积量为参考,按照最短路径和就近原则算法提取流向。通过与JD方法和Barnes方法进行对比,本文方法能够有效地提取平地流向并避免平地平行流问题,适合于流向及汇水面积提取,且效率较高。该方法是平地河网提取方法的有益尝试,也是对数字地形分析技术的补充。     

基于DEM的干旱区河网系统模拟——以柴达木盆地流域为例

数字地形模型是模拟现代环境过程的重要工具,建立具有高精度的数字高程模型成为构建分布式现代过程模型的重要内容,其中河流网络构成了流域水文模型的重要参数。根据Shreve与Strahler提出的流域结构图,进行了基于DEM的河网系统自动提取的应用研究。以柴达木盆地为例,分析1∶250 000与1∶1 000 000比例尺地形图数据所建立的数字高程模型。相比较而言,在构建TIN模型中,样条插值方法在等高线内插分析中具有更好的效果;水流方向矩阵计算中格网的大小对结果有很大的影响,在地形复杂的地区表现更为明显,主要表现为随格网变大而河网系统更密集;提取河流网络的计算阈值取全流域累积矩阵的平均值,可以得到最好的图形效果。     

基于水系改进的数字高程模型内插研究

流域地形是决定水系生成的一个关键性因素，是数字流域和分布式水文模型研究的主要内容。针对现有应用数字高程模型进行水文分析时存在的若干问题，在对当前数字高程模型的生成算法进行讨论的基础上，提出在利用现有方法进行内插的过程中加入河流数据进行方向判断和高程修正的算法。通过试验与分析，得出应用本方法生成的数字高程模型在保留精度的基础上，较好地反映了地表水文特征和河流结构，利用它不仅可以进行一般的地学分析，还能够作为水文模拟与研究的数据源。     

基于Micaps3.1的暴雨洪涝预报预警模块的研发

文中利用C#.NET构建了基于MICAPS3.1系统应用的暴雨洪涝预报预警系统整体框架,重点介绍了该系统开发的基本情况、系统架构和系统中使用的关键技术和算法。并选取汉江丹江口为试验流域,初步完成了流域基础地理（边界、水系）、气象、水文监测站点的收集以及显示;流域QPE、QPF、实况监测等气象要素实时产品信息的提取以及气象要素产品与水文模型接口的设计;最后提供了流域实况降水监测场、流域实况降水雷达估算场、流域预报雨量场、流域水文预报信息数据、图形等产品文件。该模块的研发能为流域防洪决策提供支持,并为河流防汛精细化预报服务试点工作的推广提供经验和模式。     

基于 Micaps3.1的暴雨洪涝预报预警模块的研发

文中利用 C#. NET 构建了基于 MICAPS3.1系统应用的暴雨洪涝预报预警系统整体框架,重点介绍了该系统开发的基本情况、系统架构和系统中使用的关键技术和算法.并选取汉江丹江口为试验流域,初步完成了流域基础地理(边界、水系)、气象、水文监测站点的收集以及显示;流域 QPE、QPF、实况监测等气象要素实时产品信息的提取以及气象要素产品与水文模型接口的设计;最后提供了流域实况降水监测场、流域实况降水雷达估算场、流域预报雨量场、流域水文预报信息数据、图形等产品文件.该模块的研发能为流域防洪决策提供支持,并为河流防汛精细化预报服务试点工作的推广提供经验和模式     

从规则格网DEM中提取沟谷网络的方法研究

对TauDEM软件提取沟谷网络的方法进行了研究。以某地区1∶1万地形图为基础数据生成适宜分辨率的规则格网DEM数据;运用TauDEM 5.0软件对DEM数据进行洼地填充、水流方向计算、汇流累积量计算;通过沟谷高差统计分析确定汇流累积量的临界值,提取出该地区最佳沟谷网络,并与ArcGIS水文分析模块提取的沟谷网络进行了比较。研究表明,该方法提取的沟谷网络比较精细,伪沟谷较少,提取效率也明显较高,同时减少了反复实验获取合理阈值受主观因素的影响。     

扫描图像中时序曲线的识别及数据提取

研究扫描图像中时序曲线的识别与数据提取.数据源为扫描后栅格背景下的多条笔绘曲线图像,目的是提取每条笔绘曲线的时序数据.提出了该类扫描图的处理框架,并改进了多种算法.采用逐行自适应阈值及分块自适应阈值算法进行背景噪声的粗滤除;采用选择性腐蚀算法进行垂直和水平栅格噪声的进一步滤除;采用模板匹配技术完成孤立区域噪声的消除;对去噪后的笔绘曲线进行单像素细化,并采用8邻域技术进行曲线跟踪;对曲线波峰区域采用轮廓提取法进行识别;采用虚线聚类的方式识别虚曲线.实验结果表明,该方法较好地完成了对时序曲线的识别及数据提取,可应用于各类具有栅格背景的时序曲线图纸的数字化.     

RSI River Tools系统及其应用介绍

River Tools是Research System Inc. 研制的基于数字高程模型（digital elevation model,DEM)的流域地表水文要素特征信息（如单元网格流模式、河网拓扑结构、流域及子流域边界等）提取、分析与可视化显示的专业分析系统。值得一提的是，它是用RSI知名的研究与开发系统－交互式数据语言（Interactive Data Language,IDL）开发的且与之高度集成，其所有的例程均可在 IDL集成开发环境（IDLDE）中调用，这样就为研究者提供了一个从数据获取、分析到高级应用开发的良好手段。文中简要介绍了该系统的主要功能，并就其在水科学领域中的应用（如流域河网水文水质数值模拟）作一些初步的探讨。