基于DEM的河网提取方法对比分析

对由RiverTools和Arc/Info提取的流域河网特征进行对比分析,两种方法得到的河网比较一致,但是分水线,特别是计算的流域面积差别较大,RiverTools的计算结果更接近实际情况。Arc/Info的可视化程度高,有利于问题的分析。在流域水文研究,特别是水文模拟研究中可将两种方法结合起来。     

AGREE 算法在秦淮河流域河网水系提取中的应用

为解决在平原城市化流域通过数字高程模型（DEM）提取虚拟河网出现河道偏移,平行河网的问题,以典型的秦淮河流域作为研究对象,采用 AGREE 算法进行流域内河道信息校正,对比分析 SRTM DEM 和 ASTER GDEM 两种数据源的河网提取结果。经 AGREE 算法校正后,将 SRTM DEM 和 ASTER GDEM 两种数据源校正后的河网提取结果与2013 版《水利年鉴》 中该流域面积和河道位置、长度进行对比分析,平行河网和河道偏移问题得到解决,同时发现ASTER GDEM 在秦淮河流域提取的虚拟河网效果更优。     

浅议基于实际河网修正提取模拟河网算法中 存在的问题

基于DEM提取模拟河网的过程中,使用实际河网进行修正是获取高精度模拟河网的主要方法。研究表明,基于实际河网修正模拟河网的过程中存在着一些问题,主要有实际河网栅格邻接问题,“高程修正”问题以及“流向修正”问题。这些问题在河网提取过程中不是必然出现的,属于特殊情况,但问题一旦出现,将使得提取的模拟河网同实际河网产生较大误差甚至错误。这些问题大部分都可以通过提高DEM分辨率或手动修正加以避免,也可以通过修改算法加以解决。     

基于HSPF模型的平原河网地区流域划分

现有的流域划分方法适用于高差清晰的地区,在平原河网地区适用性较差。为解决平原河网地区流域划分问题,根据平原河网地区的地形地貌特征,提出了一种综合各数据优势的多尺度、分层次的平原河网地区流域划分方法。该方法参考水系、道路、圩堤、闸泵和土地利用类型,结合单元格级网格和网格中心点空间分析数据,生成流域划分参考图。通过建立常州市钟楼区平原河网HSPF水文模型,对提出的平原河网地区流域划分方法进行了模拟应用。结果表明：钟楼区2020～2021年水文过程模拟结果较好,德胜河桥、钟楼大桥和连江桥下站点的相关系数、纳什系数均大于0.75,满足模型模拟精度,提出的平原河网地区流域划分方法有一定的合理性和可行性。     

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.     

基于不规则三角网的河网提取算法

本文提出了一种基于不规则三角网(Triangulated Irregular Network,TIN)的河网水系提取算法。讨论了河网水系的结构模式,包括河网水系的组织结构、层次结构和拓扑结构,并给出了河网水系描述的拓扑数据结构。在分析TIN中三角形各边的汇流特性基础上,依据矢量代数理论,讨论了三角形各边和水流方向的关系,并给出了各边汇流特性的判断准则。基于上述理论,设计了TIN的河网水系提取算法,并通过实例进行了分析验证。     

基于DEM的自动河网提取方法——以江西省黎川县为例

以江西省黎川县为实验区域,采用ArcHydro Tools水文分析工具来提取DEM中的河网信息。实验主要包括4个步骤:DEM预处理、确定河道流向、生成汇流栅格图和自动提取河网。分析了最小水道集水面积阈值对提取河网的影响。从提取的实验结果来看,基于ArcHydro Tools在DEM数据上提取河网信息是切实可行的。     

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.     

基于SRTM的数字河网提取及其应用

介绍了一种全球免费的高精度DEM数据-SRTM的基本特征,提出了利用SRTM数据提取流域数字河网的模型与方法.根据河网密度的基本概念,探讨了综合利用数字河网和GIS技术,对流域不同尺度下的河网密度进行计算与分析的实现方法.在此基础上,以清江流域为例,利用该流域不同分辨率SRTM数据,分别提取了相应的数字河网,并将其应用于河网密度计算,分别得到了清江流域不同尺度下的河网密度分布图.结果表明:SRTM分辨率越高,提取的数字河网精度就越高;对类似清江流域的这样中小规模流域,1 km×1 km尺度下计算得到的河网密度,基本能够反映出流域的河网水系空间分布规律.     

基于DEM的塔里木河流域数字河网提取与分析

针对干旱半干旱地区数字河网提取及修正问题,以塔里木河流域为研究区域,基于30 m水平分辨率AETER GDEM数据产品,利用Arc Hydro Tools模型对流域河网进行提取,并以水文站为子流域出口断面划分子流域,分析不同类型地貌特征河网提取与实际情况的差异,对河网提取与实际情况误差较大区域基于AGREE算法进行DEM修正。结果表明:(1)基于DEM进行河网提取的结果在地势起伏较大的山地精度较高。在丘陵平原等地区由于采样误差、人类活动等原因精度较差甚至出现错误,对不同类型的地貌单元应进行不同程度的DEM修正使提取河网与实际情况相符合。(2)河网提取时将汇水面积阈值设定为子流域最大汇水累积量1%时提取结果与实际情况最为符合。(3)从提取的效率来看,利用DEM和Arc Hydro Tools并结合DEM修正技术对流域河网进行提取效率较高,适用于水文模型构建的基础工作。     

A method for extracting drainage networks with heuristic information from digital elevation models

Depression filling and direction assignment over flat areas are critical issues in hydrologic analysis. This paper proposes a method to handle depressions and flat areas in one procedure. Being different from the traditional raster neighbourhoods processing with little heuristic information, the method is designed to compensate for the inadequate searching information of other methods. The proposed method routes flow through depressions and flat areas by searching for the outlet using the heuristic information. Heuristic information can reveal the general trend slope of the DEM (digital elevation models) and help the proposed method find the outlet accurately. The method is implemented in Pascal and experiments are carried out on actual DEM data. It can be seen from the comparison with the four existing methods that the proposed method can get a closer match result with the ground truth network. Moreover, the proposed method can avoid the generation of the unrealistic parallel drainage lines, unreal drainage lines and spurious terrain features.     

我国水系提取阈值影响因素分析

阈值确定是DEM提取水系的重要环节，影响数字流域水系的拓扑关系和几何特征，进而影响流域的坡面和河道汇流过程。选取我国50个子流域作为样本，基于数字高程模型(DEM)提取河网，确定最佳集水面积阈值，并分析了主要空间影响因素；采用相关分析和多元线性回归等方法，分析流域降水、地形和地表覆被与河网阈值的关系。结果表明，流域雨量越充沛，地形越陡峭，植被越茂密，集水面积阈值就越小，并得出阈值与降水、坡度和地表覆被的定量关系。该方法应用于其他流域，效果较好，使阈值的确定更加客观、快捷。     

我国水系提取阈值影响因素分析

阈值确定是数字高程模型（DEM）提取水系的重要环节,影响数字流域水系的拓扑关系和几何特征,进而影响流域的坡面和河道汇流过程。选取我国50个子流域作为样本,基于DEM提取河网,确定最佳集水面积阈值,并分析主要空间影响因素;采用相关分析和多元线性回归分析等方法,分析流域降水、地形和地表覆被与河网阈值的关系。结果表明,流域雨量越充沛,地形越陡峭,植被越茂密,集水面积阈值就越小,并得出阈值与降水、坡度和地表覆被的定量关系。该方法应用于其他流域,效果较好。     

基于DEM的河网提取算法的比较

本文在数据独立的DEM解译算法分析方法支持下，以比汇水面积(Specific catchment area，SCA)为计算对象，对目前流行的5种路径算法D8、Rho8、FMFD、Dinf和DEMON进行了详细的比较和分析。文中首先从SCA的定义出发，建立了SCA的计算表达式，然后构建了表达式已知的4种数学曲面模拟DEM，最后通过SCA的计算值和理论值的统计分析，定量地描述了5种路径算法所具有的精度，并从算法复杂度、时间效率、健壮性、存储结构、格网结构及流向计算精度方面对路径算法进行了综合评价。结果认为基于坡向的路径算法即DEMON和Dinf能给出较可靠的SCA值和较理想的SCA分布，而基于坡度的路径算法的误差较小。     

平原城市自排区排涝模数计算方法研究

针对平原城市自排区的排涝特点,通过分析几种排涝计算方法的原理及计算结果,提出了适用于平原城市自排区排涝模数计算的一维非恒定流法。以安徽省宿州市主城区为例,分别采用平均排除法、割平头法和非恒定流法计算其排涝模数。结果表明：非恒定流法更适用于平原自排区排涝模数的计算,为城市排涝提供了依据。     

平原圩区除涝排水系统实时调度中的神经网络方法研究

本文为平原圩区除涝排水系统建立了一个实时调度模型，其优化模型部分为NLP-NLP模型，为求解该优化模型，本文采用神经网络优化算法，可加速收敛.模型和解法在四湖地区应用效果良好。     

基于正交试验法的平原圩区排涝泵站优化调度

为提高排涝泵站的防洪除涝效率,通过构建圩区排涝泵站的优化调度模型,制定对应的正交试验方案,运用遗传算法对试验方案进行优化求解,得到圩区排涝泵站在“等功耗下排水量最大”的优化调度方案。结果表明,正交试验法可缩短优化调度方案的制定周期,其优选出的泵站调度方案可有效提高排涝泵站的防洪除涝效率。     

基于栅格DEM 的沙兰河流域河网提取及局地暴雨洪水模拟

本文基于美国Global Land Cover Facility（GLCF）的全球90m精度的DEM数据源，采用作者开发的DEM凹陷区域识别与处理、河网自动生成与流域划分软件，提取了黑龙江省沙兰镇以上沙兰河流域河网相关信息。同时结合沙兰河暴雨洪水的相关报道，采用内含简化水文过程的二维水动力学模型，直接用假设的降水过程作为输入，估算了沙兰河流域局地暴雨的洪水过程与低洼地的洪水淹没过程。结果表明，从公开的高分辨率全球DEM数据自动提取指定流域信息，并利用降雨数据作为模型输入，采用上述模型，可以为山洪灾害防治分析提供有力的技术工具和手段。