水系提取的集水面积阈值确定方法比较研究

大部分应用数字高程模型(DEM)提取水系的方法,需要确定集水面积阈值。为进一步分析几种常用水系提取集水面积阈值确定方法的合理性与适用性,以提取水系河源与实际河源的距离误差,作为判定真实水系提取方法合理与否的一种判别标准,选用河网密度法、分形维数法、河源最小误差法和河道分支比法等4种主要方法,以东南沿海晋江流域为例,比较不同方法提取的河源与实际河源的距离误差。结果表明,河网密度法、分形维数法和河道分支比法集水面积阈值确定的目视判别,具有较大的不确定性,提取的河源与实际的距离误差都较大。河源最小误差法按提取河源与实际河源的最小距离误差确定集水面积阈值,具有唯一性,是4种基于DEM真实水系提取方法中比较合理的方法。

基于多源数据的山前水系提取实验:以济南市及邻区为例

河流水系的准确提取是研究构造地貌与水文地质的一项重要基础工作。以济南及邻区作为研究区,以SRTMDEM(shuttle radar topography mission digital elevation model)90 m分辨率原始高程数据和Landsat 8 OLI_TIRS卫星影像作为源数据,通过对比不同方法[数字高程模型(digital elevation model,DEM)、归一化差异水体指数(normalized difference water index,NDWI)、改进的归一化差异水体指数(modified normalized difference water index,MNDWI)]的特点及在各地貌区的应用效果,尝试了一种能够自动提取上述地区水系的方法。结果表明:在区内的山地丘陵区和平原区,所对应的最优水系提取方法分别为基于DEM和MNDWI的提取方法,二分区的分界线可通过地形起伏度进行确定。通过对比研究区的断层和水系分布,认为研究区内的早中更新世断裂对河流造成的影响已经衰减,并且河流已达到了新的平衡状态。

基于DEM流域河网水系提取和面雨量计算研究——以赣江峡江枢纽流域为例

基于DEM高程数据和ArcGIS 10.2工具软件,分析了赣江峡江枢纽流域水系的数据预处理、水系提取和面雨量计算的原理、过程和方法,通过水系的提取确定流域控制范围,为流域降水监测、面雨量计算和预报预警提供科学依据。

格网DEM水系提取并行算法研究

作为数字地形分析的重要内容,基于格网DEM的水系提取包括DEM预处理、汇流累积及河网分级3个子过程。面对海量DEM数据,单机计算十分耗时,很难满足用户的时间相应需求。该文分析了提取过程的串行实现,基于MPI并行化工具,提出了基于双栈的并行策略,实现了DEM预处理、汇流累积及河网分级串行算法的并行化,完成了水系提取的并行计算。在配置Linux操作系统的集群环境下,利用不同大小的DEM数据,测试了算法的并行性能,结果表明并行算法运行时间明显低于串行算法,具有较好的并行效率。

融合多源数字信息的流域水系提取方法研究

由于DEM数据不包括河流、湖泊(水库)及流域边界和堤坝等信息,因此常规仅依靠DEM提取水系的方法不能反映平坦区域及受人类影响强烈区域水系的真实特征。该文建立了融合DEM、河流、湖泊水库、流域边界和堤坝等多源数字信息的流域水系提取方法,对多源信息进行栅格化,采用所提出的高程-距离函数对DEM进行校正,使得提取的数字水系与实际水系精确拟合。将该方法应用于山区太湖西苕溪流域老石坎水库及其上游集水区和平原丘陵分布区的淮河史灌河蒋家集站、梅山、鲇鱼山水库区间流域,提取的河网结构与地图信息拟合较好。

汉江流域SRTM DEM的水系提取及验证方法

针对数字高程模型提取水系问题,以汉江流域为研究区域,利用SRTM DEM作为数据源,运用GIS软件水文分析模块提取研究区域的水系信息,并将其与利用TM影像提取的水系信息进行比较.结果表明:利用SRTM DEM提取的水系信息与实际自然水系信息基本一致,但某些局部区域提取的水系和验证数据存在一定偏差.

基于地形图高程点的流域水系提取精度研究

针对基于地形图高程点生成DEM法提取的模拟河网同实际河网存在着差异甚至错误的问题,分析了TIN数据范围、高程点密度及DEM采样精度三个影响因素对水系提取精度的影响、影响程度大小、原因及修正方法。以深圳坪山河为例,通过设置不同的情景提取模拟河网,并同实际水系进行对比,定性评价各因素的影响、误差来源及修正方法。结果表明,TIN数据范围影响着整体河流的准确性,高程点密度及DEM采样精度影响着局部河流的准确性;TIN数据范围的影响来源于DEM插值高程的异常,可通过裁剪数据边界加以消除;高程点密度和DEM采样精度的影响来源于高程的局部高估,部分高估区域可通过对比不同情景下的模拟河网不一致区域得出,其他部分高估区域则需借助额外的水系信息加以判别。

基于D8算法和Dinf算法的水系提取研究

目前基于DEM提取水系研究较多,采用的方法不同,但对于对比不同方法的研究较少。以福建省为实验样区,采用SRTM DEM高程数据,对比分析了单流向算法(D8算法)与多流向算法(Dinf算法)提取水系结果。结果表明:Dinf算法提取的水系质量优于D8算法,但其计算过程较D8算法复杂;在平坦区域和大河流区域中,Dinf算法改善了D8算法容易产生的"平行伪河道"问题,生成的河网会比较圆滑、自然。

基于规则格网DEM的水系提取算法研究

对DEM提取水系算法,尤其是DEM中洼地和平地的识别和处理、平地水流方向的确定等算法进行了讨论,对于几个基于DEM水系提取算法的实现步骤的分解以及适用性进行了分析。在特定的数据质量情况下,算法研究的结果只能来源于原有数据,而不能超过这个限制去获取信息之外的信息;基于DEM提取水系,尤其是在现有算法所需地貌信息不充分的情况下,还要引入尽可能多的真实地貌信息才能取得比较好的效果。

基于Hydrology的山区1:1万DEM水系提取研究

利用重庆市万州区4幅比例尺为1∶1万,地面分辨率为5 m的DEM数据,根据地表径流模型原理,通过ArcGIS中的HydrologyTools模块进行D8算法提取流域水系,计算汇流累积量,并最终生成河网。结果表明:对1∶1万DEM进行水系提取,最小水道集水面积阈值设定为50 000个栅格较合理;对于山地地形,基于1∶1万DEM数据,利用ArcGIS Hydrology模块提取河网的方法,从提取的效率和结果的精度两方面看来都是切实可行的。

利用不同数字高程模型的水系提取对比分析

水系提取是研究流域水文的基础,基于单流向算法(D8),选取SRTM DEM与ASTER GDEM两种高程数据提取水系,试验得出SRTM的汇流累积量阈值为10 000(栅格),GDEM的汇流累积量阈值设定为90 000(栅格).分别用两种DEM合适阈值提取的水系结果对比分析,并利用实际河网和遥感影像进行验证,结果表明:利用SRTM DEM提取大范围水系的精度和效率较高.相对于平坦地区,地形起伏大的地区精度更高.可用于指导水系提取时数据源的选取.

喀斯特分布区小比例尺地表水系提取及阈值分析——以黔中水利枢纽工程区为例

针对喀斯特峰丛洼地集中连片分布区小比例尺水系提取及该尺度下阈值的合理确定,以精准、快速和经济提取大范围区域主干河网水系为目标,选取黔中水利枢纽工程区为研究对象,基于改进的30 m ASTER-GDEM数字高程数据,利用ArcGIS10. 2的Hydrology水文地理分析技术,探讨了无大比例尺水系图参照条件下喀斯特分布区地表水系提取及其合理汇流阈值的确定。结果表明:汇流累积量阈值的大小是决定河网密度的关键因子,阈值由小到大变化过程中河网密度的变化呈现出先快速降低后渐缓变化的趋势,即河流的数量随汇流累积量阈值门槛的升高而减少。通过分析汇流累积量与河网密度、河流总条数、河道总长之间的关系及其斜率变化,发现汇流累积阈值10 000是一个变点,阈值10 000以下河网密度、河流总条数、河道总长变化剧烈,10 000以上则变化趋缓。取汇流阈值10 000提取的水系叠加在Google Earth高分辨率遥感影像上与研究区互相独立的横江流域进行验证,结果发现该阈值下的水系基本与现状河流吻合。

基于空间信息技术的六股河流域河网水系提取

快速有效地获取河网水系特征信息对于流域水文分析具有重要的意义。为此,选取辽宁省六股河流域作为研究对象,以30 m空间分辨率的数字高程模型(DEM)作为基础数据,采用美国ESRI公司开发的地理信息系统软件ArcGIS,对该流域的水流方向、累积汇流栅格、河网水系等基础信息进行了提取研究。将河网提取结果与国家基础信息中心提供的1∶4 000 000河流水系基础资料进行对比,提取结果的干流河网段与实际水系形态特征较为吻合,提取的流域面积与实际流域面积相差1.99%,表明空间信息技术应用于六股河流域水文基础信息提取是可行的,可为流域水文模拟、数字流域建设等研究提供基础数据支持。

顾及局部特征的分区多阈值水系提取方法

确定集水面积阈值是提取流域水系的关键,已有集水面积阈值确定方法存在单一阈值提取水系不准确、多阈值数据获取困难等问题。该文基于黄土高原韭园沟流域DEM数据,提出基于水系局部特征的多阈值约束的集水面积阈值确定方法,并将该方法提取的水系和单一t值确定法与河网密度法提取的水系进行精度评价。研究结果显示:多阈值约束法提取水系的平均分支比和平均长度比分别为4.94和9.90,与真实水系(4.36和9.60)的差异最小,而其他两种方法差异均较大,表明多阈值约束法提取的水系能够更为真实地表达水系特征,且所需数据少,为DEM水系提取最优集水面积阈值提供了新思路。

基于独立成分分析和形态特征的干涸水系提取

基于遥感影像的水系提取在地学研究中应用广泛。目前的提取方法大多是依据水系中的水体光谱特征。但是在冲沟、处于枯水期的季节性河流以及长期干涸的河道中,基于水体光谱特征的方法并不适用。为此提出了基于独立成分分析(independent component analysis,ICA)和形态特征的干涸水系提取方法。利用ICA技术将水系与其他地物分解至不同的独立分量,并针对水系分量中少量的非水系信息和噪声,利用基于中值滤波的背景抑制、数学形态学滤波和基于形态特征的噪声消除,对ICA提取的水系进行进一步的图像增强和去噪,最终分割出水系。以内蒙古自治区乌拉特后旗获各琦地区为例,对提出的模型进行实际测试,并与传统的监督分类方法进行了对比。结果表明,本文提出的方法去噪效果更好,在干涸水系提取中的应用效果更为理想,且不需要训练数据,操作简便,具有很强的实用性。

基于DEM的汾河流域水系提取试验研究

以山西省汾河流域为水系提取实验研究区域,采用该区域的DEM数据,依托地表径流模型,并利用ArcGIS10.0中的水文处理工具包对河流流域进行水系特征提取,通过对水流方向的计算,对集水积累量进行分析,最终生成基于不同阈值的河网。

基于DEM的新疆玛纳斯河流域南山洼地水系提取及分级研究

利用ArcGIS 9.2和ArcView 3.2对玛纳斯河流域进行图幅拼接、配准、数字化、生成DEM,在水文分析基础上完成了水系提取及分级。提取结果与石河子南部山区水系实际分布基本吻合,呈现树形分布特征并与地形地貌特征吻合,符合水文学规律。

基于SRTM DEM的河棚河流域水系提取研究

基于SRTM DEM数据,以河棚河流域为例,利用Arc GIS 10.0中的水文分析模块进行水系的提取试验,分析不同的汇流累积阈值对河网密度、流域面积、河网分级等流域特征参数的影响。结果表明,随着汇流累积阈值的增大,河网密度以及河网总长度都在逐渐减小,并且汇流累积阈值与河网密度之间存在显著的幂函数关系。最后,利用1∶250 000水系图进行对比发现,当汇流累积阈值为200时,利用SRTM DEM提取的河网与实际水系吻合较好。

基于DEM的水系提取研究

水系提取是水文气象预报的基本工作之一。通过用DEM提取水系,可为水文模拟/预报提供详细的下垫面资料,文章利用HEC-GeoHMS和Arcgis对淮河息县以上流域进行水系提取及分析。基于DEM数据,利用水文分析模块HEC-GeoHMS,通过填洼、流动方向、流量累积、流定义、流分割、集水网格划分、集水多边形处理、引流线处理、集水区域等处理提取水系,生成的流域水系模块及数据文件,可以直接作为水文模型的输入。

基于DEM的平原地区水系提取

平原地区地势平坦,数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)高程值极为接近,再加上平原区人类活动剧烈,人工渠道分布密集,常规算法往往难以得到准确的河网提取结果。本文提出结合Arc Hydro Tools工具,以实际水系修正主干河道的方法,通过人工改变主干河道高程,使其具有高程梯度,从而使提取水系严格按实际水流流向进行汇流,同时结合基于D8算法的坡面汇流方法,使整个区域水流有序向流域出口汇流,达到提高平原地区流域特征提取精度的目的。运用此方法对北运河流域进行提取,并结合运用方法前的河网提取结果,对比验证了此方法的科学性、合理性及可行性。