基于OLI影像和DEM的山区水体提取方法

以皖南山区秋浦河流域为研究对象,综合利用OLI影像和DEM数据,针对山区水体提取中出现的阴影问题和河流断线问题提出一种新的解决思路。首先通过比较单波段阈值法、NDWI水体指数法、谱间关系法以及SWI阴影水体指数几种水体提取方法,显示SWI能够剔除大部分山体阴影;其次使用基于数学形态的膨胀滤波和Pavlidis图像细化算法对SWI提取结果进行处理,较短水体的断线得到连接;最后对于水体断线严重的上游河流,利用DEM进行河网的提取,并以提取的河网代替水体指数的提取结果。结果表明,基于OLI和DEM数据进行山区水体的提取,方法简单,提取的面状水体齐全,线状水体连续,精度达到83.2%,该方法可为其他山区地形水体提取提供一定的借鉴。     

流域地貌参数影响因子分析

在流域地貌特征提取中采用AGREE算法的关键技术,将水系形态特征融入数字高程模型形成水文数字高程模型。通过分析不同集水阈值(0.2km2、1km2、2km2、3km2、4km2、5km2)、不同比例尺(万分之一、5万分之一、25万分之一)、不同流域面积标准(0.2km2、1km2、2km2、3km2、4km2、5km2)下流域地貌参数,得出地貌参数的稳定性与河流分级有关,当河流级别达到5级时,参数不随比例尺、集水阈值、面积标准变化而变化。在缺资料地区洪水预报中,只要具备一定精度的地形数据及相应水系,即可满足流域地貌参数的获取。地貌瞬时单位线法相对较稳定,适用于无资料地区中小流域洪水预报。     

基于GIS的区域集水指数分析——以潮田河流域为例

为研究岩溶发育区域的流域集水情况,采取遥感（RS）和地理信息系统（GIS）技术对潮田河流域进行分析,以区域环境指标地形指数、地表指数和植被指数为主要参数,构建基于栅格的综合集水指数评估模型。结果表明:潮田河流域集水综合指数平均值为2.91,区域的汇水权重为地形（0.423 52>）植被（0.296 91） >地表（0.219 55）,地形状态指数对流域集水影响最大,地表状态指数和植被状态指数影响较小,岩溶发育强烈和水系密度偏差区域分布在集水综合等级低于III级的区域。      

基于SRTM的SNOW—TOPMODEL模型在玛纳斯河流域的应用

基于分辨率90m网格的玛河流域SRTM数据,提取了玛纳斯河流域的河网和地形指数,生成的河网与实际河网基本接近。将加入融雪模块TOPMODE应用于玛河流域,对模型计算结果进行误差评价并分析误差产生的原因。由玛纳斯河流域应用加入融雪模块的TOPMODEL模型可以看出,该模型在玛纳斯河流域有较好的适应性,可以将此模型应用于玛纳斯河流域的洪水预报。     

基于ArcGIS的DEM流域划分

从数字高程模型DEM(Digit Elevation Models)直接提取河网及流域信息,是分布式水文模型开发与应用的基础.本文利用ArcGIS中的水文分析工具从DEM中提取了流域水文特征.主要包括:DEM的预处理、水流方向的确定、水流累积量提取、河网的提取、集水区的提取和流域的划分.本文探讨了两种不同划分流域的方法...     

辽河流域径流过程模拟的空间尺度效应分析

针对分布式水文模型的尺度问题,在辽河流域,采用SWAT模型,研究不同DEM分辨率及不同子流域大小导致模拟结果的不确定性。研究结果表明:①DEM分辨率对流域平均高程、流域面积和子流域数量影响较小,而对流域平均坡度有显著的影响,因此径流模拟时需要进行坡度订正。对于河网提取,DEM分辨率为500m时提取的河网与基准河网吻合程度较高。②子流域面积过大,数量过少时,模拟结果与基准结果偏差较大,而在划分一定阈值波动范围内径流对子流域数量敏感性较低。     

考虑水力连通的羌塘内流区洼地单元提取与分类

羌塘内流区是青藏高原面积最大的内流区,气候变化正在加剧其湖泊水系结构与水量的演变,开展内流区流域调查并科学估算其水资源的变化具有重要意义。本文提出一种新型内流区流域划分方法,该方法通过引入高程-面积联合阈值,以解决由气候变化与数字高程模型分辨率等因素引起的洼地单元提取难题。基于已监测的羌塘内流区流域重组与湖泊水位的变动幅度,确定了高程-面积联合阈值分别为10 m和50 km²,并对洼地单元进行划分,共识别出163个具有合理集水面积、永久性分水岭的封闭内流区洼地单元。引入多个相关数据集及已有算法评估本方法,结果表明：该方法适用于大尺度内流区洼地单元提取,提取精度优于现有算法及数据产品;依据洼地单元间水力连通特征,将全区163个洼地单元划分为5种主要类型,其中以“上下游互通型”(Ⅱ型)、“高山型”(Ⅳ型)洼地单元为主,“凹陷型”(Ⅴ型)洼地单元则多与其他类型复合存在,受气候条件的影响更加显著。     

分布式水文模型DHSVM在西北高寒山区流域的适用性研究

分布式水文-土壤-植被模型（Distributed Hydrology Soil Vegetation Model,DHSVM）是基于栅格离散的分布式水文模型,对地表水热循环的各个过程能进行很精细地刻画,被广泛应用于世界各地很多类型的流域的高时空分辨率的水文模拟,然而它在高寒山区的适用性并不清楚。基于300 m数字高程模型,应用DHSVM模型对典型的高寒山区流域八宝河流域2001-2009年的水文过程展开模拟,并采用流域出口祁连站的水文实测数据对模型进行了精度评价。参数敏感性分析表明,土壤横向导水率、田间持水量和植被反照率等是该区域主要的敏感性参数。模型默认参数会高估高寒山区流域的潜在蒸散发量,导致夏季径流量远小于观测值。通过参数率定,模型校准期（2001-2004）的模拟日径流和月径流Nash效率系数分别达到0.72和0.87;而模型验证期（2005-2009）分别为0.60和0.74。结果表明,DHSVM模型基本具备了模拟高寒山区流域降水-径流过程的能力。然而,由于DHSVM模型缺少对高寒山区流域土壤的冻融过程的刻画,春季径流的模拟精度明显受到影响,需要在将来重点改进。     

数字地形分析技术在分布式水文建模中的应用

论述了在栅格数字高程模型（DEM）的基础上，利用数字地形分析技术来完成地形评价、河网指示、流域分割、子流域参数化等项工作的理论与方法。并结合江西潋水河流域的实际工作进行了详细的说明。研究结果表明，通过数字地形分析的方法，利用栅格DEM实现流域离散化并从中提取分布式水文模型所需要的输入参数是一种行之有效的手段。     

祁连山黑河干流山区水文模拟研究进展

流域水文模拟是在认识水文规律的基础上, 对流域水文过程的一种数学描述.黑河流域作为典型的内陆河流域历来是研究寒区、 旱区水文过程的热点区域.祁连山黑河干流山区的水文模拟研究也备受学者们的关注, 经验模型、 概念模型和分布式水文模型在该区域均有应用, 虽然都对出山径流做出了准确的模拟, 但是引进的模型对高寒山区水文过程的刻画不够详细.内陆河高寒山区流域的水文模拟要充分考虑冰川、 积雪、 冻土等因素所引起的特殊寒区水文过程, 准确刻画这些水文过程是高寒山区流域水文模拟成功的关键.今后应该继续加强野外观测, 深入开展冻土水文过程、 冰雪水文过程的模拟研究, 发展真正适合于高寒山区流域水文过程的分布式水文模型.     

空间分辨率与取样方式对DEM流域特征提取的影响

随着数字水文的兴起和分布式水文模型研究的发展, 利用DEM提取水文特征, 进而进行水文模拟的方法越来越广泛地为水文学者所采用. 空间分辨率的改变与DEM重新取样方式对水文模拟都会产生重要影响. 采取不同取样方法获得多种尺度的DEM, 对不同分辨率下的流域特征值进行了统计分析与比较, 引入熵的概念度量不同分辨率的DEM包含的信息量, 以及不同取样方式对信息量的影响. 并计算了以50 m DEM所包含的信息量为基准, 在不同的信息损失下所要求的最低分辨率.     

Automated extraction of watershed boundary and drainage network from SRTM and comparison with Survey of India toposheet

The recent development of digital representation has stimulated the development of automatic extraction of topographic and hydrologic information from digital elevation model input, using geographic information system (GIS) and hydrologic models that integrate multiple databases within a minimal time. The objective of this investigation is to compare the drainage extracted from Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) data with the drainage digitized from topographic data (1:50,000) and also to draw attention to the functions of an add-on tool in ArcGIS 9.2 (Arc Hydro v.2) of Kuttiyadi River basin. The analysis reveals that the watershed extracted from the SRTM digital elevation model (DEM) (90 m resolution) is having an area of 668 km² and that from toposheet is 676 km². The river mouth in the drainage network from the SRTM DEM is found to be shifted to the northern side from where it actually exists. The drainage network from SRTM DEM at stream threshold 15 (0.0002 % of maximum flow accumulation) is delivering best results than the other threshold value in comparison with the drainage pattern derived from toposheets. The study reveals the importance, reliability, and quaintness of drainage network and watershed derived from the SRTM using the Arc Hydro Tool, an extension for Environmental Systems Research Institute ArcGIS. The advantage of the Arc Hydro Tool is that it would help a novice with little GIS knowledge to run the model to obtain watershed and drainage network.     

数字化流域及流域信息提取方法研究

介绍了基于数字高程模型(DEM)的流域信息提取方法,包括:DEM预处理,流向及集水面积的确定,水系的生成及子流域的划分方法以及流域面积、长度、坡度、坡向等信息的提取.并将这些方法应用于安徽境内的呈村流域,进行了实例验证,构建了数字化流域.     

基于DEM的流域降雨径流模拟——以蒲石河流域山区为例

DEM是目前用于流域地形分析的主要数据,基于DEM的水文模拟技术,在流域地形分析及水系构建等方面已形成了比较成熟的算法,给传统的水文模拟技术带来了根本性的变化。以蒲石河流域山区为例,借助流域水文软件WMS,结合ARCVIEW和SURFER软件,计算了流域的面积、周长、坡度与形状因子等参数。在生成山区数字高程模型的基础上,采用WMS嵌入的HEC-1模型对一场降雨进行了降雨径流模拟研究。     

数字高程模型预处理方法的研究进展

数字高程模型(Digital Elevation Model,简称DEM)是地形表面形态属性的数字化表达,被广泛应用于流域水文模拟中河网水系的提取.从DEM直接提取的河网水系及相关的流域地理空间信息,是分布式水文模拟的地理信息平台.由于DEM中洼地和平坦区的存在会影响水流方向的确定和数字河网的正确提取.因此在河网自动提取过程中必须首先对DEM数据进行预处理.本文对国内外各种DEM预处理方法进行了归纳总结.将DEM数据预处理方法分为两大类:分步处理法,以及一体化处理法.分步处理法按处理对象又可分为洼地处理方法和平坦区处理方法两部分;而一体化处理法则采用迭代算法同时对洼地和平地进行处理.     

数字高程模型在流域水文模型应用中的若干问题

数字高程模型(DEM)在流域水文模型中得到了广泛应用,主要是因为DEM能够自动提取流域水文模型所需要的确定流域排水结构的水文信息。回顾并讨论了DEM在流域水文模型应用中的几个问题,主要包括河网自动提取的方法、DEM中排水方向的确定以及封闭洼地的处理,同时还包括在流域水文模型中应用时DEM的结构类型及尺度问题。由于由DEM生成的模拟河网与流域实际河网间存在一定的差别,最后还讨论了如何对模拟河网进行矫正的问题。     

基于地图代数的数字地表流线模拟研究

降雨在地表上随地形流动自然形成沟谷线、汇流区、分水岭等流域形态,研究地表流水线的数字模拟对数字流域水文分析具有重要意义.提出数字地表流线模型的概念,只考虑地形因素,利用等高线图建立一个能获得区域内每滴雨水沿地表流动的轨迹模型.并运用地图代数的距离变换对等高线及所在空间进行全方位的距离度量,研究了数字地表流线模型的建立方法.实验表明,该模型利用距离变换信息而不是高程计算流向,可避免DEM高程误差对流向、流线的影响,且不需要在DEM上进行复杂的洼地、平地的识别与处理.该模型对原始数据要求不高,能有效应用于沟谷线的自动提取、汇流区自动分割和分水线网络的自动提取.     

GIS based morphometric evaluation of Chimmini and Mupily watersheds, parts of Western Ghats, Thrissur District, Kerala, India

GIS and Remote Sensing have proved to be an indispensible tool in morphometric analysis. The identification of morphometric properties based on a geographic information system (GIS) was carried out in two watersheds in the Thrissur district of Kerala, India. These watersheds are parts of Western Ghats, which is an ecologically sensitive area. Quantitative geomorphometric analysis was carried out for the Chimmini and Mupily watersheds independently by estimating their (a) linear aspects like stream number, stream order, stream length, mean stream length, stream length ratio, bifurcation ratio, length of overland flow, drainage pattern (b) aerial aspects like circulatory ratio, elongation ratio, drainage density and (c) relief aspects like basin relief, relief ratio, relative relief and ruggedness number. The drainage areas of Chimmini and Mupily watersheds are 140 and 122 km² respectively and show patterns of dendritic to sub-dendritic drainage. The Chimmini watershed was classified as a sixth order drainage basin, whereas Mupily watershed was classified as a fifth order basin. The stream order of the basin was predominantly controlled by physiographic and structural conditions. The increase in the stream length ratio from lower to higher order suggests that the study area has reached a mature geomorphic stage. The development of stream segments is affected by rainfall and local lithology of the watersheds. The slope of both watersheds varied from 0° to 50° and 0° to 42° respectively and the slope variation is chiefly controlled by the local geology and erosion cycles. Moreover, these studies are useful for planning rain water harvesting and watershed management.