飞来峡水利枢纽基于DEM的分布式流域水文预报模型

利用飞来峡水利枢纽建库运行后的水文资料,建立基于DEM的分布式水文预报模型,对参数进行率定,并进行预报模拟。从模拟结果看,模型确定性系数、洪峰相对误差、径流总量相对误差等指标基本在可接受范围内,对大部分场次洪水的预报精度较好,洪峰流量合格率也较好,但整体上对洪峰的模拟值偏低,预报精度有待进一步提高。今后随着资料的不断延长和积累,对参数进行重新率定,其预报结果可应用于预报作业中。     

基于数字高程模型的流域变动等流时线方法

本文探讨了降雨的空间分布和地形对流域等流时线的影响,提出了变动等流时线的新方法,该方法避免了传统等流时线假设流速在全流域均匀分布的缺陷,并且同时考虑了地形和降雨空间分布不均匀性对流速的影响。本文利用数字地形分析技术从DEM数据中提取流域数字水系以及地形地貌等空间特征,在此基础上,对降雨进行空间插值,获得降雨的空间分布,综合考虑地形和降雨因素,推求流域变动等流时线,更进一步真实反映流域的产汇流机制。该方法应用于缺乏实测资料的小流域,应用结果表明基于数字水系推求的变动等流时线体现了地形和降雨的空间分布不均匀性对流域径流的综合影响。     

分布式水文模型中多源数据的应用

长江为中国的第一大河流，全长6300km，呈东西长、南北短的狭长形；流域地形复杂，地区气候差异明显；流域内降水充沛，但分布很不均匀；中下游水系复杂，洪水威胁十分严重，洪灾频繁。2002～2004年长江水利委员会与瑞士政府合作开展“长江防洪预报援助项目”，引进分布式水文模型PREVAH和遥感、地理信息系统等，开展了基于遥感、地理信息系统的分布式水文模型在长江三峡地区的试验研究。以PREVAH为例，简单介绍了该模型的基本框架，重点介绍了分布式水文模型对空间数据、气象数据、水文数据等多元信息的应用，对提高水文模型中多元数据应用水平、改善预报精度具有较大的借鉴和参考价值。     

水文学中流域水循环机制与水文模型研究

随着社会的迅速发展,人类对自然水循环的影响越来越严重;流域内的水并非静止不动,而是处于不停地运动变化与相互变更的状态,这就要求我们要把大气、土壤及水看作一个整体或者一个系统,从而对其进行研究管理。介绍了几个较为典型的流域水文学模型,分析了现有流域水文模型的局限性,指出当前的不足及其原因。     

一种保持地貌特征的数字高程模型生成方法

数字高程模型是描述地面形态多种信息空间分布的有序数值阵列[1],常用的数据模型有矩形格网(Grid)和不规则三角网(TIN).针对目前广泛使用的ArcGIS中基于等高线图内插生成数字高程模型(DEM)时会丢失地貌特征信息的现状,介绍了一种DEM内插方法.该方法建立在精密距离变换基础上,通过对原始等高线的递归内插,产生致密的DEM.理论分析和实验表明,该方法能较好地保持地貌特征信息,实用可行.     

DEM在长江堤防护岸工程施工中的应用

结合工程实例阐述了以数字化测绘技术和GPS技术为手段,根据施工进展建立相对动态的长江近河岸河床的DEM(数字高程模型),运用GIS技术进行相关信息的提取和处理,从测绘技术的角度来解决工程实践问题,具有对工程施工指导性强,科学客观,作业效率高等现实意义,起到了对水下护岸工程施工进行指导和为施工效果检验及工程质量评价提供客观依据的作用.     

库岸条件对利用DEM计算蓄水静库容的影响及修正方法初探

介绍了利用数字高程模型(DEM)计算库容的特点,指出了因水库蓄水造成库岸条件的变化及其对库容计算准确性的影响.通过对库岸实施动态监测,将库区多时相遥感数据、正射影像数据及其影响库岸变化因素的背景数据与DEM数据进行套和显示,构建实时三维GIS系统对库容计算进行了修正.     

基于栅格数字高程模型DEM的河网提取及实现

从数字高程模型(DigitalElevationModels)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。本文基于D8(eightflowdirectionmatrix)处理方法,开发出一套DEM凹陷区域识别与处理、河网自动生成与流域划分软件。在新疆天山,应用本软件在100m×100m精度的DEM数据上生成的河网与全国1 25万的数字河流对比验证,吻合较好。此外,在美国联邦地质调查局(USGS)的HYDRO1k全球1km精度的DEM数据源基础上,所提取生成的长江流域河网,与1 100万的数字长江主要河道对比,差别不大。结果表明,所开发软件能够很好地自动生成流域水系,可为进一步开发分布式水文模型提供技术基础。     

遥感技术在现代水文学中的应用

遥感是一门新型的技术。近20年来遥感技术在水文学的应用中有了长足的发展和进步。简要介绍了遥感在降雨、土壤水分、蒸发散发、水质(地下水水质)、径流、洪水过程实时动态监测、水域面积的识别以及在流域水文模型中的应用。     

工程水文学在中国的发展

17世纪前,中国先祖对水文现象的观察和对水文循环的理解都处于同时代的世界领先水平。在定量水文学时期,由于未能及时注重并吸取促使科学快速发展的实验范式和理论范式,水文学在中国失去了与世界同步发展的机会。1949年以后,随着中国经济社会的蓬勃发展,特别是大规模水利建设和现代生态文明建设的驱动,在日新月异的现代科技支撑下,中国水文学不仅基本上实现了与世界同步发展,而且在流域水文模型、设计洪水理论和方法等领域取得了一些创新成果。当今正值深度信息化、大数据和智能化时代,仿真范式和数据密集范式正在引发新的科技革命,水文学的发展也进入佳境。未来水文学将是物理水文学、随机水文学、仿真水文学和数据水文学互相补充、融合发展的水文学,其对经济社会发展的支撑作用将会更加凸现。     

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。     

基于GIS格网模型的洪水淹没分析方法

在遥感与GIS技术的基础上，应用数字高程模型(DEM)生成的格网模型进行洪水的淹没分析。在给定洪水水位和洪量两种条件下，对基于三角形格网模型和任意多边形格网模型，分别得出洪水淹没结果。并对洪水遥感监测获得的淹没范围，利用格网模型进行水深分布计算。结果表明，以GIS技术为支持，采用平面模拟方法进行洪水淹没范围和水深分布的模拟是可行的，使遥感监测与一般洪涝灾害损失评估模型比较好地结合，得出更准确的灾情损失评估结果。     

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 分辨率是基于地形测绘数据插值生成DEM的基本问题。利用合适的分辨率既可使生成的DEM如实反映和描述地面地形特征，又可避免引入新误差。基于地貌学原理，以读取基础数据所有信息和有效表达地貌特征为目标，利用多种栅格DEM的坡度均方差 栅格尺寸关系曲线，结合对插值DEM上地貌特征的分析，可以客观地确定地形图插值生成DEM的合适栅格尺寸。系统介绍了这种方法的基本原理，并以黄土高原1∶25万地形图插值生成DEM为例，对该方法的应用进行了讨论。典型地区试验研究表明，黄土丘陵区1∶25万和1∶1万地形图（等高距分别为100 m和5 m）插值生成DEM，DEM的坡度均方差 栅格尺寸关系曲线拐点分别位于50 m和2.5 m处，因而分辨率分别为50 m和2.5 m。本研究可以为改进我国DEM质量提供支持。
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基于DEM的流域流水网对比分析

在广东西江中下游区间流域和长江三峡区间流域上 ,运用ARC/INFO和RiverTools ,由数字高程模型 (DEM )分别导出了不同空间比例尺下的流域流水网 .对比分析结果表明 :地形起伏大的流域上流水网的可靠性高 ;不同方法推导出的流水网存在一定的差异 ,尤其在地形起伏较小的流域上 ;由流水网计算的流域平均汇流路径长度和坡度等地形特征值随DEM网格的大小而变 ,故只能作为描述地形的相对指标 .上述指标可应用于流域水文模拟中 ,但应用时需考虑地形的起伏程度和DEM网格的大小 .     

基于DEM模型的河道槽蓄量计算方法与结果可视化

 常用的两种河道槽蓄量计算方法,存在有效计算参数较少,计算粗略及结果不能可视化的缺点。基于DEM模型的河道槽蓄量计算方法,是在矢量化河道地形图上提取带高程信息的图形要素生成河道的数字高程模型,给定计算边界,然 后依据DEM原理计算河道槽蓄量的新方法。该方法不仅可以提高计算结果精度,而且结果可 以实现三维可视化,能确定槽蓄量分布状况,有利于防洪抗险的决策。      

利用DEM作为辅助信息推定大区域地下水初始流场

由于大区域地下水位实测资料比较少,信息不足,影响水位空间分布的推定精度,因此,充分利用辅助信息弥补大区域实测水位信息不足,提高地下水位的推定精度十分必要。本文提出了利用DEM(数字地形模型)中的地形标高作为辅助信息修正地下水位趋势面的RK(Residual Kriging)法,并将此方法运用到华北平原滏阳河平原区。推定地下水位空间分布的过程中,利用DEM信息的趋势方程,复相关系数较高,残差值范围小、更好的满足正态分布要求。对推定的水位结果进行分析：单个验证点的地形、位置对趋势方程的影响很大,但验证点的三种平均误差则表明,利用DEM信息的修正RK法得到的推定结果误差较小,且三类方程采用一次趋势面效果更佳。     

星载SAR干涉测量生成DEM的两个关键技术的研究

以欧空局重复轨道的ERS-1/2数据为例,论述了星载SAR干涉测量生成DEM过程中的关键技术及其实现.讨论了InSAR生成DEM的一般过程,其中的复型数据的高精度配准与相位解缠是生成DEM所必须解决的两个关键.重点论述了达到子像元精度整体匹配技术的复图像高精度配准方法,各种相位解缠方法及其优缺点.通过生成一幅德国波恩地区的DEM,阐述了相应软件的研制及实验结果.