基于DEM的三川河流域特征提取研究.pdf

1、數(shù)字高程模型(DEM)作為重要的空間數(shù)據(jù)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。在流域數(shù)字化的背景下，利用DEM自動(dòng)提取流域特征已成為水文學(xué)研究的重點(diǎn)。流域特征是水文模擬及流域管理等研究的基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，能否準(zhǔn)確快速的獲去，直接關(guān)系到這些研究的精度和效率。近年來(lái)隨著3S技術(shù)的不斷發(fā)展及DEM精度和獲取速度的不斷提高，流域特征提取研究得到進(jìn)一步發(fā)展，涌現(xiàn)出了許多新理論和新方法。
　　 本文系統(tǒng)概括的介紹了數(shù)字高程模型的相關(guān)知識(shí)，回顧了基于DEM提

2、取流域特征的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，介紹了流域特征的基本概念，探討了基于DEM提取流域特征的算法基礎(chǔ)及方法;以三川河流域?yàn)槔?，利用先進(jìn)的GIS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了流域特征的自動(dòng)提取，分析了提取結(jié)果的精度;對(duì)整體流域進(jìn)行分割并對(duì)子流域進(jìn)行了分類。
　　 研究成果有:
　　 (1)提取的地形因子較好的吻合流域?qū)嶋H情況，表明提取算法和應(yīng)用的工具是成熟有效的。結(jié)果表明:流域內(nèi)地形平均坡度為13.34°，河源地區(qū)較河谷地區(qū)要大，坡度大致隨著地形高

3、程的不斷降低而降低;河谷和殘?jiān)吹貐^(qū)坡度變化微小，溝壑區(qū)變化較大;坡向變率清楚的表征了流域內(nèi)山脊線和山谷線的分布情況;坡向在8個(gè)方向上的分布較均勻;由曲率特征值可知流域內(nèi)河谷區(qū)地形平坦，非河谷區(qū)溝壑縱橫凹凸交替。
　　 (2)提取河網(wǎng)的步驟包括:DEM的預(yù)處理、格網(wǎng)流向判定、匯流累計(jì)量計(jì)算、最佳臨界閥值確定、柵格河網(wǎng)生成、柵格河網(wǎng)矢量化及河網(wǎng)的修正和平滑。提出通過(guò)匯流累計(jì)閥值與河網(wǎng)密度相關(guān)關(guān)系來(lái)確定最佳臨界閥值的新方法，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)

4、表明閥值為6500時(shí)，提取的河網(wǎng)最符合實(shí)際情況，同時(shí)說(shuō)明此方法是可行的。
　　 (3)基于提取的柵格河網(wǎng)及格網(wǎng)流向數(shù)據(jù)，將整體流域分割成52個(gè)子流域，并實(shí)現(xiàn)了子流域編碼及可視化顯示。選取流域面積、河網(wǎng)密度及流域形狀系數(shù)作為子流域分類因子。采用分層分類法，構(gòu)建了8類型分類標(biāo)準(zhǔn)體系，完成子流域分類。分類結(jié)果表明:子流域以狹長(zhǎng)型小流域、狹長(zhǎng)型大中流域及卵形低河網(wǎng)密度小流域?yàn)橹?，流域整體河網(wǎng)密度大，易形成陡漲陡落的洪水，另外地形破碎植被