DEM网格尺度对水文模拟影响的研究

选择汉江上游旬河流域为研究对象．研究了DEM网格尺度对提取流域地形特征参数的影响．采用基于地形指数的TOPMODEL模型进行水文模拟,进而分析DEM网格尺度和不同流向分配方法对径流模拟结果的影响。结果表明,DEM网格尺度对流域地形特征参数的影响还比较大,但由于模型参数率定采用了优选算法,掩盖了不同DEM网格尺度和不同流向分配方法计算的地形指数的差别．使得模拟的结果相差不大。但随着网格尺度的增大．多向分配法模拟的结果要比单向分配法好一些。     

基于数字高程模型的水文模拟对比分析

本文以GIS为平台，分析比较了不同类型的地形及网格大小的数字高程模型(DEM)所提取的汇流路径长度、坡度等地形特征值。在新安江模型参数物理意义研究的基础上，将汇流参数与地形特征值建立相关关系。利用相关关系确定参数，进行水文模拟，通过分析比较不同网格大小的DEM对水文模拟的影响，确定了满足实际洪水预报要求的DEM网格大小。     

基于水文应用的多源数字高程模型精度分析

天空地监测技术的迅速发展使得可免费获取的地形数据越来越多,而不同地形数据的精度和现势性制约着水文科学的创新和发展。收集目前可免费获取的数字高程模型,基于分辨率、现势性、覆盖范围等属性筛选出SRTM、ASTER2 GDEM和ALOS World 3D三类数据源为研究对象,针对不同地形地貌区,计算分析与水文密切相关的DEM衍生特征的精度,进而提出不同数字高程模型在水文应用中的适用范围。经分析:各DEM在地势起伏大的区域,地形宏观描述基本一致;地势起伏小的区域,Aster2 DEM与其他三种DEM存在差异;在中小河流洪水预报的经验模型中,根据资料情况利用任何一种数字高程模型提取流域参数均可,不作为影响模型精度的重要指标。在地势起伏大的地区,除SRTM外各DEM对水系形态的描述精度较高;地势起伏小的地区,除ALOS world 3D能准确描述河口区域水系结构关系外,其余DEM均不能准确描述河口区域水系形态;分布式水文模型的产汇流分析、水文通视性分析等建议使用ALOS world 3D。     

地形指数与流域退水特征的关系分析

地形指数可反映流域土壤蓄水能力以及产流的空间分布,是表征流域水文相似性的一个重要指标。以新安江流域的8个子流域为研究对象,利用DEM提取了各子流域的地形指数,分析了地形指数与退水特征的关系。研究发现,地形指数均值及其标准差大的流域,其调蓄作用强,洪水退水指数较小,退水速率较慢,表明流域的地势起伏相对较小则含水层发育较好。通过研究,初步揭示了流域地形指数与退水特征之间存在的联系,成果可为新安江流域无资料区水文过程预测提供依据和参考。     

基于流域水文特性的TIN生成方法研究

把坡度和地形指数作为节点选取的主要准则,生成了融合多种流域水文特性的TIN,并对比了不同插值方法的影响。结果表明:对于同一TIN,使用5次方插值比线性插值对地形起伏的描述更好;TIN能够用较少的网格高精度地反映地形变化和流域水文特性,其效率和精度大大优于栅格。     

基于ArcGIS9.2与DEM的三花间水文分析研究

介绍了ArcG IS9.2的水文分析原理,利用其水文分析工具对黄河三门峡—花园口区间的DEM数据进行了提取河网、河网分级、确定出水口、生成流域边界等水文分析工作,结果表明：①从三花间DEM数据中提取的河网水系、流域边界是合理的,其数据格式可被调用于各类分布式水文、水质模型中;②基于DEM的水文分析过程得到的河网及流域与真实地形并不完全吻合,原因是获取的DEM地形资料可能存在误差,在进行水文分析过程中也存在方法误差和人为判断误差。     

基于DEM的山丘区小流域河网提取分析研究

数字高程模型(DEM)是提取流域河网水系的重要基础数据,DEM分辨率直接影响河网水系的空间拓扑关系和数字流域水文特征。选取美国俄亥俄州印第安纳河流域为研究对象,基于不同分辨率的DEM提取河网,引入野外勘测河源信息,建立可靠度、灵敏度评价指标,探讨不同DEM分辨率所提取数字河网的适用性。结果表明:(1)与野外勘测河源相比,基于高分辨率DEM提取的河网与实际河网更为接近,但会生成伪支流;(2)研究流域地形破碎化程度高,局部地形坡度大,河网发育主要受上游集水面积控制;(3)DEM分辨率为5 m时,研究流域河网提取结果的可靠度和灵敏度较为理想,过高或过低的分辨率均不适用于该流域的河网提取。     

基于DEM的庙台沟流域数字地形提取与分析

数字高程模型(DEM)作为地形数字化的重要表达方式,以其显示方式多样、精度稳定、更新方式自动化等诸多优点,逐步取代了传统的存储介质,是GIS空间数据库的重要组成部分。以庙台沟流域作为研究对象,应用ArcGIS10. 2软件进行不同DEM分辨率流域数字地形提取与比较分析,探讨DEM分辨率对小流域地形和水文特征提取结果的影响,为庙台沟流域的地形数字化表达和相关研究提供参考。     

高分辨率数字高程模型的构建方法

高分辨率数字高程模型(DEM)是正确计算坡度坡向、提取流域地形特征、进行水文分析的前提。本文以黄土高原典型丘陵沟壑区小流域为例，基于大比例尺(1∶10?000)数字化地形图和专业化DEM插值软件ANUDEM，探讨了ANUDEM在应用中的几个重要参数的取值，建立了高分辨率DEM，并对拟合DEM的质量进行了评价。研究表明，最佳分辨率为等高线间距的一半，一般为5m或2.5m，第二糙度系数为0.8，计算迭代次数为20～30次。ANUDEM建立的DEM表面光滑，回放等高线与原等高线符合度高，能真实地表现地形起伏，由其提取的水系与流域沟谷完全吻合且连续完整，适宜水文分析，是一种建立高质量DEM的优良方法。     

黑河流域景观生态多源空间数据综合评价

利用TM影像、水文地质数据、DEM数据及气象资料,选取湿润指数、大于6 m/s大风日数、土壤质地、植被覆盖度、蒸发量/降雨量、地下水矿化度、地形、降水侵蚀力、土壤结构、地形起伏度、植被类型等11个指标建立景观生态综合评价模型,评价了黑河流域景观生态质量.结果表明:①黑河流域景观生态综合指数平均值为5.870,以3级和4级景观生态区为主体,其占总面积的68.65%,景观生态质量一般.②景观生态质量水平分布表现出明显的区域差异,流域上游最好,中游次之,下游最差;从行政范围来看,民乐县、山丹县、甘州区、祁连县和肃州区生态质量较好,额济纳旗、金塔县、嘉峪关市等较差.     

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。     

河网提取算法中河道断裂现象原因剖析及算法改进

Burn-in算法和AGREE算法是目前应用广泛的基于实际河网高程强迫修正的河网提取算法.该算法能有效提取出同真实河网高拟合度的模拟河网,但某些情况下,所提取的河网会产生“断裂”现象.河网“断裂”现象的产生在于实际河网栅格高程“高估”和“低估”所引起的局部流向计算错误,其中所有“低估”类以及大部分“高估”类影响都是可以通过填洼等方法加以消除的,即不会产生“断裂”问题.真正产生“断裂”的原因是：存在“高估”类河网栅格且“高估”所带来的影响无法通过填洼等操作加以消除.基于此,对Burn-in算法和AGREE算法进行修正,提出一种消除“高估”类影响的解决方案,从根本上解决河网“断裂”问题,实现程序自动化处理.渭河流域实例应用表明,改进算法可有效解决模拟河网“断裂”问题,且适用于多种基于高程的强迫修正算法.     

基于DEM和ArcGIS的浐灞流域水文特征提取研究

基于DEM数据,在ArcGIS环境下,提取浐灞流域的坡度、坡向地形特征以及不同集水阈值下的流向、河网密度、河源数等水文信息。结果表明:集水阈值和河网密度、汇流面积之间存在幂函数关系,阈值越大,河网越稀疏;对其二阶求导确定了流域的最佳阈值为8000,避免了以往确定阈值的主观随机性。运用ArcGIS嵌套软件TauDEM提取了最佳阈值的河网,并利用Strahler法对河网进行了分级。提取的河网与浐灞自然水系基本吻合,流域地形水文特征符合流域概况,可直接作为水文模型参数,为浐灞流域的分级管理提供数据支持,该方法提高了建立流域水文模型的效率,成本低且精度高。     

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。     

涪江通口河流域河网提取及唐家山溃流洪水模拟分析

基于美国Global Land Cover Facility（GLCF）的2004．3 Arc Second SRTM Elevation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,提取了四川省唐家山堰塞湖所在涪江通口河流域河网相关信息。采用具有高分辨率及高稳定性能格式精度的二维水动力学模型,将两种估算的唐家山堰塞湖溃决流量过程作为输入,估算了唐家山堰塞湖以下涪江通口河流域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,采用二维水动力学模型模拟流域尺度突发洪水淹没过程的模型系统,可以快速、便捷地模拟不同流域的洪水演进过程,可为国家的洪水灾害防治分析提供实用和可靠的技术工具和手段。     

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。     

水稻的干旱指标与干旱预报

从作物的干旱机理和水稻节水栽培模式变化的角度,提出并论证了以土壤墒情作为水稻干旱 指标的合理性和可行性,并建立了稻田的水分平衡方程与土壤水分消退模型,确定了研究区域以土壤 墒情作为水稻干旱指标的指标取值和对应的干旱等级划分;同时,提出了以断水天数为指标的水稻干 旱预报新方法。应用表明,该方法适合于安徽江淮丘陵区的自然环境条件和作物生长习性。     

河流健康评价指标体系初探

提出了河流健康的内涵包括三方面:河道健康、河流生态系统健康和流域社会经济价值,具体为河流自身结构完整,功能完备;具有满足自身维持与更新的能力,能发挥其正常的生态环境效益;满足人类社会发展的合理需求。在河流健康概念的基础上,结合河流的功能和属性,提出了构建河流健康评价指标体系的5项原则,分目标层、准则层和指标层建立了包括河道健康、河流生态系统健康和流域社会经济价值三方面共24个指标的河流健康评价指标体系,并给出了相应指标的量化计算方法。     

流域产沙量预测的神经网络模型

流域产沙量演变规律的研究对于工程设计、水土流失规划与治理具有重要作用。由于其影响因素多、演变过程复杂,目前,对流域产沙量的研究主要侧重于定性分析,这就造成了缺乏理论基础及精度不高的缺陷。人工神经网络能以非显式表示产沙量与其影响因素之间的非线性复杂关系,将其应用到流域产沙量的拟合与预测中,在改进BP网络不足及优化确定网络结构的基础上,建立了云南楚雄州龙川江流域产沙量预测模型,通过对预测样本的检验,表明其具有比较高的精度,基本能够反映龙川江流域产沙量的演变规律。     

Impacts of Accuracy and Resolution of Conventional and LiDAR Based DEMs on Parameters Used in Hydrologic Modeling

Digital elevation model (DEM) is often used for hydrologic modeling, land use planning, engineering design and environmental protection. Research is required to assess the need of updating existing conventional DEM using higher resolution and more accurate DEMs, including light detection and ranging (LiDAR) DEM. The objective of this study was to evaluate effects of DEM accuracy and resolution on hydrologic parameters and modeling in an agriculture-dominated watershed. DEMs compared included 1 m and 10 m LiDAR based DEMs, and a conventional 10 m DEM obtained with aerial photogrammetry method. Hydrologic parameters assessed included elevation, sub-basin area and boundaries, drainage networks, slope and slope length. DEM derived hydrological parameters were used to estimate soil loss in Black Brook Watershed, New Brunswick using Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE). Results indicated that DEM resolution had substantial influence on the sub-basins boundaries, sub-basin area, and distribution of water flow lines. Field investigation confirmed that most of the water flow lines derived from 1 m LiDAR based DEM were accurate and a number of flow diversion terraces (FDT) failures had been identified with help of LiDAR 1 m DEM. Both conventional and LiDAR based 10 m DEM could not identify the impacts of soil conservation structures such as diversion terraces. The RUSLE predicted soil loss using 1 m LiDAR based DEM was considered to be better because both conventional and LiDAR based 10 m DEMs could not reflect the impact of FDTs on reducing soil loss.