GIS环境下基于DEM的中国流域自动提取方法

应用地理信息系统平台,建立基于水文站网和水资源信息的空间化水循环数据库是研制开发全国水循环信息管理系统的关键和基础,为了与全国水文站网的观测资料相匹配,水循环数据库的结构将按流域组织,因此快速、有效地自动提取全国流域是所有工作进展的前提。为了从数字高程数据中自动提取全国流域,以提高基于GIS的全国水资源信息获取的效率,从DEM的特性出发,提出了一种从DEM中自动提取全国流域的实用方法。该方法利用1：25万DEM数据,首先将全国流域划分为14大流域片,并在每一流域片内分别提取流域。提取过程如下：首先对DEM数据进行填洼和削峰,然后确定每个栅格单元的水流方向,再根据各栅格单元的水流方向,计算出每个栅格单元的汇流能力,根据汇流能力采用阈值法确定河流网络,最后通过河流网络和流域出水口,快速识别出所有子流域。另外,还给出了利用GIS软件ARC/INFO GRID提取全国流域的AML程序代码,并以海河流域作为实验区将抽样测量结果和自动提取结果进行了实验对比分析,其结果表明利用该方法提取的流域数据与利用手工方法绘制的流域基本一致,证明该方法是有效的。     

DEM合成实验的优化设计

正交实验法就是一种研究多因子实验问题的重要数学方法,目前已在冶金,化工,橡胶,纺织,无线电,医药卫生等方面得到了广泛的应用。根据前人的试验总结出影响DEM合成产率的因素主要有反应时间,催化剂比例和原料配比。本文采用三因素三阶梯的正交表设计了的DEM合成实验方案,并根据该方案进行了9组实验（每组均包含2-3次平行实验）。由实验结果并根据正交实验的统计分析方法,分析了上述三因素对DEM产品含量的影响,确定了主要影响因素,并得到了最佳反应条件。     

基于TOPMODEL径流模拟的黑河水资源探讨

以黑河莺落峡流域的精度30m、地形图比例尺1∶5万的数字高程模型(DEM)栅格网为基础,辅以黑河地区水文站点降水资料,运用PRISM算法内插降水要素,充分考虑高程、地形、距离等因子对降水的影响,在内插结果与实测资料对比精度满意的前提下,使用TOPMODEL对黑河莺落峡流域(10009km2)径流流量进行逐日模拟,模型模拟精度达70%左右。     

丘陵山区土壤阳离子交换量（CEC）的空间分布预测

运用GIS的空间分析技术和DEM.在区域范围内可以表征基于地形因子的土壤-景观模型.本研究根据江西省兴国县151个样点数据,分析CEC和地形因子的相关关系,建立回归模型,进行预测.结果表明,表层土壤中CEC含量平均值为8.7 cmol/kg.空间分布上,CEC含量在5～8 cmol/kg、8～12 cmol/kg和12～15 cmol/kg的而积分别为l 270 km2、l500 km2和281 km2.CEC含量大于12 cmol/kg,主要分布在干枚岩和红砂岩发育的土壤中,分布面积分别为242 km2和56km2.地形变量巾坡向埘CEC含量影响最大,CEC含量和有机质、粘粒、海拔、母岩、坡向存在着正相关关系,坡度和CEC含量的相关关系不明显.利用回归分析模型和DEM(30 ITIX 30 m),预测CEC的卒问分布,R2为0.575.     

STORMFLOW SIMULATION USING A GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM WITH A DISTRIBUTED APPROACH1

ABSTRACT: With the increasing availability of digital and remotely sensed data such as land use, soil texture, and digital elevation models (DEMs), geographic information systems (GIS) have become an indispensable tool in preprocessing data sets for watershed hydrologic modeling and post processing simulation results. However, model inputs and outputs must be transferred between the model and the GIS. These transfers can be greatly simplified by incorporating the model itself into the GIS environment. To this end, a simple hydrologic model, which incorporates the curve number method of rainfall‐runoff partitioning, the ground‐water base‐flow routine, and the Muskingum flow routing procedure, was implemented on the GIS. The model interfaces directly with stream network, flow direction, and watershed boundary data generated using standard GIS terrain analysis tools; and while the model is running, various data layers may be viewed at each time step using the full display capabilities. The terrain analysis tools were first used to delineate the drainage basins and stream networks for the Susquehanna River. Then the model was used to simulate the hydrologic response of the Upper West Branch of the Susquehanna to two different storms. The simulated streamflow hydrographs compare well with the observed hydrographs at the basin outlet.     

基于不同分辨率DEM的地形因子比较分析

地形因子的提取对水土流失、土地利用、土地资源评价、城市规划等方面的研究起着重要作用.目前地形因子的提取主要是基于DEM来完成的,而DEM的分辨率不同,所提取的地形因子的结果也不同.以化龙山为例,选择4种不同网格分辨率和地面坡度、坡向、平面曲率、剖面曲率4个地形因子作为分析因子,运用叠合比较和统计分析方法,研究地形因子随这4种分辨率DEM的变化规律.结果表明,DEM的分辨率越大,对地形的概括作用越明显,地形越趋近于平坦化.该研究是对前人研究的继续深化,通过对多因素的分析,旨在得到更加普遍的规律,为其他不同地貌的地形研究提供可借鉴的模式.     

基于网络图论的黄土模拟小流域水系演化研究

河网形态对土壤侵蚀、河流演变等有较大影响。为描述黄土模拟小流域的河网的网络特征,采用人工降雨实验获取的黄土模拟小流域高解析度DEM数据,计算了不同时期沟谷节点平均连接度及网络结构熵,划分了模拟流域的不同发育阶段。研究表明节点平均连接度侧重度量沟谷形态特征,与坡度等因子相关;而结构熵则侧重定量沟谷发育过程,与主沟道纵剖面变化相关。     

基于DEM数据的HEC-HMS和Vflo降雨特征模拟对比研究——以北京密云区为例

选用密云地区30 m和90 m DEM数据并运用ArcGIS软件提取该地区DEM数据的水文地理信息,通过分析水文模型HEC-HMS、EPASWMM和Vflo后选择应用HEC-HMS和Vflo模型对该地区降雨进行分析.同时,统计分析密云地区过去30年(1989—2018年)的降雨数据,并结合研究区水文情况,基于密云地区普通降雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨的降雨数据选用HEC-HMS和Vflo软件进行水文模拟.结果表明,HEC-HMS和Vflo软件可有效地模拟密云地区的降雨情况.HEC-HMS和Vflo软件输出的仿真结果很好,仿真模型的确定系数均大于0.82.分析HEC-HMS软件输出的普通降雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨的降雨强度及其它参数,发现降雨强度越小模拟结果越接近实际数值,基于Vflo水文模拟软件也有相同结果.这同时也说明在对暴雨、大暴雨和特大暴雨进行水文模拟时需要开发或优化相应软件来满足实际需求,最终为生态系统建设提供一定的研究基础.     

基于地形网格剖分的射线追踪法的时间优化

地形的网格剖分程度直接影响着电磁仿真的计算精度及其计算量。以同一块地理模型为例,分析不同精度网格对电磁环境仿真精度和计算量的影响。正向算法中,辐射源的剖分精细情况也直接影响着电磁环境仿真精度和计算时间。结合电磁环境中辐射源和接收机的分布特点,提出了在保证仿真精度前提下减少仿真时间的网格剖分方法。     

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。