数字高程模型在泾河流域水文要素分析中的应用研究

随着数字模型技术的发展,通过ArcGIS软件来分析模拟流域地形特征及提取各类水文要素已成为流域水文预报模型重要的参数来源。该文基于数字高程模型数据,通过ArcGIS软件分析泾河流域内河网分布、流域分水岭等矢量数据,研究水文要素提取方法与步骤。结果表明,数字高程模型数据的精度对流域水文要素的提取影响明显,对于泾河流域,精度高于30m的数字高程模型数据可满足实际分析需求,且研究前需要对数字高程模型数据进行预处理;流量累积阈值与河网、河源密度都存在幂函数关系,且随着流量累积阈值的增加,河网总长度总是以同等比例减小,当阈值设置为泾河流域面积的20%时能够真实的反映出流域水系特征与分水岭范围;通过ArcGIS软件可继续完成如同降水量等值线图等其他水文专题地图的绘制,表明数字高程模型具有较广的适用性与延展性。因此,利用数字高程模型数据可高效方便的提取出水流方向、汇流累积、矢量河网等水文要素,其精度高且适用范围广,可为水文预报模型构建提供有力的技术支持。

基于ANUSPLIN插值法的青海湖流域数字流域模型研究

基于青海湖流域2010—2020年的降水资料,利用ANUSPLIN插值法反演了青海湖流域的降水时空分布。结合水文气象及地球遥感解译等资料,构建了青海湖流域数字流域模型,并对模型参数进行了率定和验证。将模型应用于探究下垫面变化对流域水文过程的影响,解析了青海湖流域水循环演变规律和驱动机制,并对关键参数进行了敏感性分析。结果表明:在率定期和验证期,布哈河口站纳什效率系数分别为0.72和0.67,刚察站分别为0.81和0.84,说明数字流域模型适用于青海湖流域降水长时空序列模拟;土壤垂向下渗速率和土壤水平渗透速率主要影响径流的峰值,其中表层土水平渗透速率最敏感;土壤孔隙率及初始含水量主要影响径流的基流,其中中层土初始含水量最敏感。

基于数字高程模型的洪水淹没分析算法研究与应用

目前,洪水淹没分析模型主要采用数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM),受限于数字高程模型的精度和获取难度,分析过程中未顾及洪水在演进过程中的衰减问题。本文结合三维GIS技术和数字高程模型,设计结合上下水位的八邻域种子算法,实现洪水淹没分析功能,建立三维防汛指挥系统。选取5 m、10 m、15 m、20 m分辨率数字高程模型进行模拟分析,结果显示,数字高程模型精度的升高有利于模拟结果的准确提升,可为防洪调度指挥和洪涝灾害的损失评估提供准确的评判依据。

黄河流域城市网络关联格局及影响因素——基于数字经济企业投资视角

基于2010年、2015年和2020年数字经济上市企业投资数据,采用社会网络分析法,分析了基于数字经济企业投资的黄河流域城市网络时空演变特征,并运用QAP模型揭示其影响因素。研究发现:第一,西安、青岛、济南一直是主要投资城市,数字制造业是数字经济企业投资的主要方向。第二,黄河流域城市网络结构显示,整体网络通达度高且稳定,城市间数字经济联系日益紧密;个体网络呈邻近扩散和跳跃扩散模式,高行政级别指向性导致“马太效应”显著;局部网络呈地理空间邻近特征,子群分布由中西部过渡到东部地区,突破“孤岛式”发展,形成“带式”格局。第三,交通密度、创新能力、地理距离、行政关系是驱动黄河流域数字产业发展和布局的主要因素,但存在行业异质性特征。传统区位因素对数字制造业影响较大,容易形成“区位锁定”和“行业锁定”,而数字服务业则倾向于布局在高行政级别聚集地。

基于资源三号卫星的境外数字高程模型生产

基于“数字湄公河地理空间框架建设示范项目”,本项目选取老挝万象市作为试验区域,利用国产卫星资源三号影像数据,开展境外1∶50 000比例尺数字高程模型生产试验,并进行实地精度检验,为未来我国开展全球1∶50 000比例尺3D数据生产提供有益的借鉴。

基于数字高程模型的河网提取及子流域生成

提出新的从DEM直接提取河网与划分子流域的方法(AEDNM)。该方法与以往方法的不同之处在于不再对DEM进行填洼处理,而是结合图论与水文学的思想,从流域的出口直接向上游搜索,通过图的遍历来确定流向,使全流域形成一个有向无环图,这样提取的河网可以保证是连续的,同实际河网误差很小。根据河网划分的子流域大小也基本均匀,能够满足水文模型模拟的需求。经过黄河、泾河与白河流域的算例验证,表明该法简单可行。

全国七大江河流域重点防范区1∶1万数字高程模型(DEM)数据库的建立

全国七大江河流域重点防范区 1∶1万数字高程模型数据库建库是一项海量数据库建库工程。如何建立图幅达上万幅、数据量几十个GB的空间数据库是建库的核心问题。总结 1∶1万DEM数据库的建库经验 ,提出在建库之前必须进行充分有效的大规模的建库试验。在数据库结构和管理系统的建立时必须牢牢树立以应用为核心。在数据质量控制问题上 ,应采用以计算机自动和辅助检查为主 ,以图面检查为辅的原则。

数字高程模型在流域水系拓扑结构计算中的应用

简要回顾了利用数字高程模型自动提取流域水系的方法，着重介绍了Ｍａｒｔｚ和Ｇａｒｂｒｅｃｈｔ开发的数字高程流域水系模型（ＤＥＤＮＭ）的基本原理、模型结构、计算流程，包括数字高程模型中凹陷区域的识别和消除、平坦部位水流流向设定、流域分水线勾划、河网生成、河网与子流域编码及河网结构拓扑关系的建立，并将其应用于淮河史灌河流域——全球能量与水分循环亚洲季风试验强化观测区。结果表明该模型能够很好地自动生成流域水系，从而为分布式水文模型的开发研制提供了坚实的基础。

数字高程模型分辨率对流域地形特征参数的影响

地形特征(如高程和坡度)和水文特征(如河流长度和河流坡度)是分布式流域水文水质模型的基础输入参数,用于量化描述模型模拟流域的自然特征。这些特征参数的准确性直接影响水文水质过程模拟的准确性。应用数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)在4个不同地形的子流域研究了10种不同分辨率DEM对平均高程、流域面积、坡度、河流坡度、最长河长等参数的影响。结果表明,随着DEM分辨率降低,流域地形变缓,流域平均坡度逐渐减小;随着DEM网格分辨率的变化,子流域划分范围和河道位置也都可能发生变化,且该变化在地形起伏较小的丘陵平原地区较明显,子流域集水面积和河长进一步随之改变;河流坡度随DEM分辨率降低则呈无规则变化。从地形和水文参数两方面揭示了DEM分辨率在分布式流域模型中的不确定性影响。

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。

基于格点数字高程模型生成流域水沙运移路径图的研究

本文在分析测试前人有关自动生成流域水沙运移路径图象算法和软件的基础上，发现这些软件要么对格点数字高程模型（ＤＥＭ）进行滤波以消除孤立的、较浅的洼地，要么进行填洼消除所有的洼地，这两种方法都会改变原始地形的高程。而且这些软件在用于处理象黄土高原丘陵沟壑区小流域复杂地形时常常产生不了流域的汇流网络。本文提出了不对ＤＥＭ进行滤波和填洼处理，自动生成流域水沙运移方向与汇流网络图象的完整算法，并给出了离石王家沟小流域的运行结果。

基于数字高程模型的流域地貌特征提取及其规律研究

流域的地形地貌特征对流域水文响应具有重要影响,是水文学研究中必须考虑的因素。基于数字高程模型,对皖南山区内36个流域进行了数字化,提取了流域地貌特征信息,并对其规律进行了分析。结果表明,皖南山区流域的面积坡度、河道平均坡度与流域面积成反比关系,主河道长与流域面积成正比关系,且均可建立较好的幂函数关系,由此建立了流域面积坡度与河网蓄水消退系数的定量关系。同时,生成了流域地形指数分布曲线与地貌瞬时单位线,为皖南山区无资料流域的水文模型研究奠定了基础。

以数字高程模型计算流域面积的精度分析——以合肥为例

本研究基于12.5m精度数字高程模型数据,运用Arc GIS水文分析相关工具,利用D8流向算法分析不同阈值下天然河网密度情况,根据合肥市实际水系调整合理阈值,最终确定7km2(44800个像元)为本次流域面积计算阈值,计算合肥主要河流流域面积,包括南淝河、派河、十五里河等,并与官方流域面积数据进行对比,分析其精度,结果表明DEM数据源可以可靠的运用于水文信息提取。

基于数字高程模型因子分析的地球化学异常提取

利用R型因子分析方法,对西北某地区1∶5万图幅岩屑样测试数据进行了分析,提取了5个代表性因子,绘制地球化学分区图。结合区域成矿地质背景、研究区地质条件及野外地质调查发现的41个矿化点,确定具有成矿意义的因子F3(Cu-Zn-Ag组合)。利用基于GIS数字高程模型对F3因子进行异常信息提取,结果显示76%的铜矿化点与异常吻合,较铜单元素圈定的异常提高了10%。异常主体位于志留系公婆泉组变质安山岩与石炭纪侵入岩的接触带(岩性偏安山岩),野外异常查证发现这些异常部位多见矿化现象。研究区北部钾长花岗岩区出现的少量弱小异常,为岩浆热液有关的黄铁矿化及黄铜矿化引起。槽探工程进一步验证了该方法在中大比例尺异常提取方面的良好效果。

基于太湖数字流域系统的水质模型参数灵敏度分析

太湖流域水资源综合规划系统是一个覆盖全流域的,包括污染负荷模型、河网湖泊相耦合的水量水质模型的数字流域系统。该系统的水质模型参数众多,描述了整个太湖流域水体物理、化学和生物过程。其取值正确与否将直接影响到所选用的模型模拟水质变量在水体中演化特征好坏。通过灵敏度分析得出:①参数变化率在40%之内,水质浓度变化率在30%之内;②降解参数较释放参数灵敏;③5个等效释放参数敏感次序为:Sp、Sn、Sc、Sb、Stn;④5个等效降解参数敏感次序为:Kb、Kn、Kp、Kc、Ktn。

基于数字高程模型的山谷地形效应分析

采用DEM数据建立基于数字高程模型的三维有限元山谷地形模型,研究了输入不同地震波情况下,山谷地形不同监测点处的动力响应特性。数值模拟结果表明,地形效应对地震动的振幅影响很大,随高程增加振幅幅值不断增大;山谷地形的顶部加速度峰值大于底部峰值,地形的放大效应在顶部比底部明显;同时,存在地震波的行波效应,表现为山谷顶部相对于山谷底部的滞后性;山谷地形对高频段（〉10 Hz）的地震波存在滤波作用,对地震波低频段（2～5 Hz）的能量起到放大作用;山谷地形跨度大小对场地地形效应的数值模拟结果表明,当跨度减小时,峰值加速度放大作用趋于明显,即由地表引起的地形效应,随着跨度的增大逐渐趋于平缓。

数字高程模型误差分析及精度评价述评

从数字高程模型的误差入手,详细阐述了数字高程模型(DE M)的数据采集误差和内插计算及建模误差,并在此基础上进一步比较分析了数字高程模型的精度评价方法。

基于数字高程模型数据的坡面稳定性三维分析方法

针对大范围区域内坡面稳定性分析的应用需求和目前边坡稳定性计算方法的缺陷,提出了一种基于数字高程模型(DEM)数据的三维分析方法。该方法采用球面代替椭球面进行滑面的搜索,并通过对二维分析结果的积分运算来计算三维条件下的边坡安全系数,最后根据安全系数确定可能的滑坡位置和形状。实际的应用结果表明,该方法简化了滑体搜索算法,能够保证边坡稳定性分析的精度,并提高了分析计算的效率。

1:1万数字高程模型的建立及坡度分析

以1:1万地形图(H-48-72-24)为研究区域,采用地理信息系统软件ARC/INFO数字化地形图生成数字高程模型,应用地理信息系统空间叠加功能进行坡度分析;结果表明,研究区域<25°的水田222.0hm2,占水田总面积的89.6%;>15°的旱地869.2hm2,占旱地面积的70.8%,其中>25°的旱地383.1hm2,占旱地总面积的近31.2%。

数字高程模型(DEM)误差分析的逼近论模型

通过对现有地面DEM各种不同观点的分析,阐明地面是多个单元曲面在复杂的地形结构线上拼接而成的确定表面;对把地面或其局部视为随机曲面的观点以及以随机误差概括DEM误差的流行观点和方法提出明确异议,并给出具体论据和分析。针对所有DEM生成方法均使用内插方法却大多避而不谈逼近理论和逼近误差的怪现象,分析了正确的地面观、数据观、逼近观三者之间互相依存的紧密关系。在此基础上,运用数值逼近理论量化地分析了DEM主要生产过程的误差及其作用机制,指出符合规范的测绘数据能在该分辨率上正确反映地形结构特征;给出了规范数据常用的线性、三角形上线性、双一次拟线性DEM内插方法的内插误差模型,以及偶然误差在该逼近函数下的传播模型,指出并证明了DEM最优线性内插模型及其卓越特性;运用这些模型解释了历史试验中若干引起困惑的问题。