基于Arc Hydro Tools的流域特征自动提取——以贵州省内乌江流域为例

简要回顾和讨论了基于栅格数字高程模型(DEM)自动提取流域特征的原理和方法,介绍了一个新的基于ArcGIS开发的提取流域特征的工具ArcHydroTools,基于ArcHydroTools提取流域特征包括5个流程:DEM的预处理、水流流向的确定、汇流栅格图的生成、河网的自动生成、子流域边界的划分。最后以贵州省内乌江流域为研究区进行了试验,试验结果表明:提取结果的精度在总体上是符合要求的,但在地势平坦区或人类活动干扰较大的地区,提取的结果与实际相差较大。从提取的效率和试验结果的精度两方面来看,基于ArcHydroTools的流域特征自动提取是切实可行的。     

基于DEM地表水文特征和汇水子流域的提取研究

文章以天津于桥水库上游流域为研究对象,以DEM(数字高程模型)为基础数据,对DEM生成方法、DEM精度、流域地形地貌特征及阈值的选取三个方面分别作了详细研究。试验结果表明,从于桥水库上游流域的水文特征所提取的河网分布与河流与实际分布情况基本吻合,淋河、沙河、黎河三大流域的面积误差范围分别为-3.44%、2.28%和7.63%。     

无常规水文监测高寒湿地纳帕海水量波动模拟分析

论文以无常规水文监测高寒湿地纳帕海为例,基于流域产汇流的时滞效应,建立了湿地区气候因子(日累计降水量)与水文因子(湿地明水量)之间的经验关联模型,以模拟湿地水文情势的波动。研究首先通过对1990-2011 年不同时相的48 期纳帕海湿地Landsat TM/ETM+遥感数据进行解译,提取明水景观变化信息;再利用研究区1988-2011 年逐日降水数据经过统计计算后生成的不同时间步长日累计降水量与48 期明水面积序列进行回归分析,筛选出最佳时间步长日累计降水量并获得其与明水面积之间的经验关联模型;进而借助纳帕海湿地明水面积与明水量之间的经验方程建立湿地明水量-最佳日累计降水量关联模型。模拟结果表明:8-9 月是纳帕海湿地的主汛期,9 月多年平均明水量可达866.11×10⁴ m³;干、湿季明水量差异较大,干季平均明水量为95.91×10⁴ m³。上述模拟结果能够与遥感影像解译所获取的信息和实地调查信息保持基本一致,说明此模型能够较好地模拟研究区水文情势波动,为无监测高寒湿地水文情势研究提供了一种新的思路,同时也为该地区湿地洪灾防范提供了数据基础和方法指导。     

纳帕海湿地生态系统功能与服务价值评估研究

在对纳帕海湿地概况及退化动因进行解析的基础上,系统介绍了纳帕海湿地生态系统功能,定量评价了1981～2001年纳帕海湿地生态系统服务价值的变化情况。研究结果显示：1981年,纳帕海湿地生态系统服务价值总量为15.64亿元,2001年降低至1.33亿元。20a来,纳帕海湿地生态系统服务价值总量下降了91.5%。其中,下降幅度最大的为废物处理功能29%,其次为气候调节27.3%,第三为水源涵养24.7%,原材料下降幅度最小0.1%。鉴于此,为了保护纳帕海湿地资源,实现其可持续发展,应加强认识,适度控制旅游规模;严格执法,不断完善湿地保护体制机制;科学管理,引导湿地资源的合理利用。     

DEM分辨率及子流域划分对AnnAGNPS模型模拟的影响

 针对大中尺度流域非点源污染模拟精度与运算效率的突出矛盾,选取数据精度与空间离散化2个关键影响因素,讨论数字高程模型(DEM)分辨率和临界源面积(CSA)取值对AnnAGNPS模型模拟结果的影响.分别比较了7组CSA取值及8组不同DEM分辨率对华北潮河流域大阁子流域AnnAGNPS模型参数提取及模拟结果的影响.研究发现,CSA取值对汇水单元的数量、地表径流量、泥沙以及总氮的模拟有很大的影响.随着CSA取值的增大,地表径流量变化不大;泥沙先逐渐增大,后呈减少趋势;总磷负荷的变化趋势不明显;总氮负荷呈逐渐减少的趋势.选择合适的CSA是流域AGNPS模型模拟的基础.DEM是分布式水文模型的基础数据,研究表明:DEM分辨率对坡度有较大的影响.随着DEM分辨率的降低,径流量变化不大;土壤侵蚀和总氮负荷变化却十分明显,当DEM分辨率从30m逐渐降低至60m时,泥沙输出及总氮负荷迅速减小,总磷呈现先减小后逐渐稳定的趋势,但变化幅度小于总氮和泥沙.当DEM分辨率小于60m,泥沙和总氮的输出随分辨率降低下降缓慢.以30m和50m DEM为例,通过不同精度的DEM坡度回归分析,建立了低精度DEM坡度修正的方法.用修正后的坡度进行AnnAGNPS模型模拟计算,结果表明坡度修正对泥沙、总氮、总磷的模拟有不同程度的改善.     

两种不同DEM处理方法提取的水系比较

水系不但是重要的自然地理要素,而且对防洪减灾、资源开发等有着重要意义。基于DEM的坡面径流法是最为常用的水系提取方法,其提取精度直接取决于DEM中洼地的处理方法。为了比较不同DEM处理方法对水系提取精度的影响,本文以江西省潦河流域为例,利用基于DEM数据的J&D算法及基于辅助数据的AGREE方法来处理实验区DEM,然后利用坡面径流法提取水系。结果表明,经两种方法后均可以提取出连续的水系,且提取水系的等级、数量及长度相差不大;在提取精度上,在受人类活动影响较小的山地丘陵地区两种方法提取的水系比较吻合,而在平坦地区或受人类活动影响较大的地区提取的水系差异较大,且AGREE方法处理后提取的水系精度较高。     

Google Earth在海岸线修测调查中的应用研究

对Google Earth免费提供的高分辨率的卫星影像有效地用到海岸线修测调查中做了探讨.Google Earth提供的卫星图像匹配了视图的经纬度等位置信息,并可以放入点、线和面等标记,基于其高清遥感地图的岸线位置与走向能直接反映海岸线最新变化情况.通过对上海市海岸线修测数据在GE平台上进行验证,双向分析修测点位精度和GE精度,提出数据判读、岸线自动提取等功能应用.     

像素工厂中DEM变化对DOM精度的影响

随着数字正射影像的应用越来越广泛,正射影像图的平面位置精度也被越来越多的用户所重视。文章依托"像素工厂"数据后处理软件,通过实验从DEM变化的角度出发,研究探讨DEM变化对数字正射影像图平面精度的影响,并对实验结果进行了整理分析,给出了利用实验结果解决实际生产过程中可能遇到的问题的方法,对大比例尺数字正射影像图制作有一定的参考、指导价值。     

基于DEM流域河网水系的提取研究

本文介绍了一种从DEM中提取流域河网水系的实用方法。该方法首先对DEM进行预处理即洼地的确定、填充和平地的抬升；然后采用D8算法确定．DEM中每一个栅格单元的水流方向，根据水流方向数据，计算每一个栅格单元的上游集水面积，再根据给定的阈值，得出河流栅格网络图，生成需要的水系。此外，以古佛河小流域为例进行了水系提取，其结果与实际水系几乎完全匹配。     

渭干—库车河三角洲绿洲土壤盐渍化空间分布特征遥感监测研究

渭干-库车河三角洲绿洲是位于塔里木盆地北缘的具有典型干旱特征的绿洲。干旱地区生态环境脆弱,土壤盐渍化严重破坏了国民经济的生产和生态环境的平衡,所以对干旱区盐渍化问题进行系统的研究是非常必要的。本文采用研究区的2001年8月6日遥感图像进行K-L和K-T变换,经过一系列波段结合．我们得到TM3、KL3、KT2波段结合是盐碱地信息提取的最佳波段结合;然后把研究区的等高线矢量图转换成DEM立体图,以及分类结果和DEM之间进行对比,结果表明,立体图的凹区和分类图的盐碱地基本重合在一起,从而我们得到导致该地区的盐渍化问题的自然和人文因素中,地形因素是占在主导地位的。     

太湖流域城乡建设用地扩张的高程特征变化

文章以城乡建设用地扩张的高程变化为焦点,运用太湖流域1985、1995、2000 和2010 年4 期土地利用数据及90 m DEM数据,通过构建建设用地密度指数、增量比、扩张速度、扩张强度及建设用地高程指数等指标,探寻太湖流域城乡建设用地高程变化的空间分异特征及其演变规律,结果表明:建设用地流域整体扩张的热点从中等高程区向较高和较低高程区转移,且向较低高程区转移态势尤为凸显,流域空间分布上表现为流域东部下游平原河网及北部沿江的城镇密集区和南部苕溪上游山谷地带建设用地向较低高程区逐渐扩张的趋势,而在除苕溪外的流域其他上游山地丘陵区逐渐向较高高程区扩张;新区开发及新城建设推动着城乡建设用地快速扩张,适宜建设土地供给有限与土地财政驱动下用地需求旺盛之间的矛盾迫使建设用地扩张走向较低和较高高程区,尤其苏南城镇密集区向较低高程区转移趋势更显著;建设用地向低海拔地区扩张必然挤占自然蓄滞水空间,分割和阻塞自然行洪通道,且地势低洼处洪水易蓄难排,而高海拔地区扩张会加快汇流缩短下游洪峰时间,导致区域水文安全隐患和内涝事件频发.     

Assessing effects of digital elevation model resolutions on soil–landscape correlations in a hilly area

The effect of different grid sizes of digital elevation models (DEMs) on the relationship between soil properties and terrain attributes was examined by comparing six DEMs (4, 6, 8, 10, 20 and 30 m). The study site was representative of a broad region of hilly landscapes in the southwestern China. The results showed that elevation, topographic wetness index (TWI), slope and natural logarithm of specific catchment area (SCA) varied with DEM grid size in a relatively clear direction except aspect and plan curvature. Different soil–landscape relationships were found across various DEM resolutions. The observations from this study indicate that the most accurate predict model is not always produced by the highest resolution DEM. The knowledge of which DEM resolution produces an appropriate model for a particular landscape can be used as a guideline for optimizing field sample strategies.     

基于DEM的白云山区域三维景观模型的建立和应用

数字高程模型DEM是对地形地貌的一种离散的数字表达,是构建三维模型的基础数据。DEM的一种数据格式GRID通过二维的格网灰度描述地形的起伏,另一种数据格式TIN通过连续三角面模拟地形表面。文章根据DEM对地形高程变化敏感这一特性,选取地形起伏大和地貌类型多样的山地丘陵地区—白云山区域作为研究区,在ARCGIS环境下将二维等高线数据转化为三维地形表面,以TIN为基准高程叠加区域内的矢量图层和遥感影像图,最终构建区域环境的三维景观模型.并以模型为基础,假设区域内的磨刀坑水库在无源淹没的情况下,应用三维分析功能计算水库淹没地形的表面积和体积。     

Soil erosion types in the loess hill and gully area of China

ＳｏｉｌｅｒｏｓｉｏｎｔｙｐｅｓｉｎｔｈｅｌｏｅｓｓｈｉｌｌａｎｄｇｕｌｌｙａｒｅａｏｆＣｈｉｎａＦｕＢｏｊｉｅ（ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＥｃｏ－ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｅｉｅｎｃｅｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｅｉｅｎｃｅ...     

基于DEM的分布式水文模型研究综述

基于DEM的分布式水文模型是数字化时代水文模型发展的主要方向。论文回顾了分布式水文模型30年的发展历史,对国内外分布式水文模型的研究状况做了简要评述。归纳出基于DEM的分布式水文模型的主要特点。在分布式水文模型的构建中,水文单元的划分是一个十分关键的环节,论文重点探讨了3种基于DEM常用的流域离散化方法。在模型结构方面,提出了一个典型的分布式水文模型框架,包括分布式输入模块,单元水文模型和河网汇流模型。在模型参数方面,提出了3种分布式水文模型参数的确定方法。最后,对分布式水文模型存在的几个典型问题进行了分析和讨论     

Distinct element modeling of laser assisted milling of silicon nitride ceramics

Laser assisted milling (LAMill) of ceramics shows some complicated characteristics such as discontinuous chips, crack formation, propagation and coalescence. In this paper, numerical simulation is conducted to explore the machining mechanism of LAMill. The distinct element method (or discrete element method, DEM) is applied to model the microstructure of a β-type silicon nitride ceramic. Clusters are used to simulate the real grain shape of the silicon nitride ceramic and parallel bonds are employed to represent the connections between intergranular glass phase and grains. Numerical tests (compression, bending and fracture toughness tests) are performed to evaluate the macroproperties of the synthetic material, thus matching the corresponding physical properties of the real silicon nitride. Moreover, a temperature-dependent synthetic DEM specimen is created and then used in simulations of LAMill. The DEM model is validated through comparing the simulation results with the experimental ones in terms of the cutting forces and subsurface damage under different depths of cut. It is shown that the model can successfully predict the subsurface damage in LAMill.