基于AGREE算法与BURN-IN算法的平原灌区DEM河网提取问题剖析

基于数字高程模型(DEM)的区域水系提取应用较为广泛,当提取对象为平原灌区时存在突出问题,如河道断裂、平行河道的出现以及末端支流的提取未果等造成的子流域划分结果与实际轨迹不符等现象,数字化河网的精确程度直接影响后续的区域水文分析,故该问题值得关注。【目的】优化DEM河网提取结果。【方法】基于Agree算法和Burn-in算法下的提取河网,并从浅表、DEM因子与河网提取的相关关系等方面进行原因分析,进一步提出解决方法。【结果】2种算法下平原灌区河网提取问题的主要原因是DEM离散误差、栅格像元值的真实程度、栅格像元的精度以及地表的无渗漏假设;提出的解决方法为栅格像元水平分辨率的提高与主河道断裂部分的栅格重计算。对于坡度范围为0°～10°的平原灌区,坡度对地表水流方向的形成影响较小,不具备影响河网提取问题的能力;栅格像元水平分辨率提高10 m×10 m时,平原灌区2种算法下数字河道提取首要问题成功解决;主河道断裂部分的栅格重计算虽成功提取原断裂部分河道,但有新的断裂部分生成,未从根本解决。【结论】Agree算法和Burn-in算法下的基于DEM的平原灌区河网提取问题,经一系列原因剖析和解决方法的提出与应用,提取结果较为满意,提倡学者能够结合2种方法思路作为解决类似平原灌区的提取数字河网出现的问题。

河网提取算法中河道断裂现象原因剖析及算法改进

Burn-in算法和AGREE算法是目前应用广泛的基于实际河网高程强迫修正的河网提取算法。该算法能有效提取出同真实河网高拟合度的模拟河网,但某些情况下,所提取的河网会产生"断裂"现象。河网"断裂"现象的产生在于实际河网栅格高程"高估"和"低估"所引起的局部流向计算错误,其中所有"低估"类以及大部分"高估"类影响都是可以通过填洼等方法加以消除的,即不会产生"断裂"问题。真正产生"断裂"的原因是:存在"高估"类河网栅格且"高估"所带来的影响无法通过填洼等操作加以消除。基于此,对Burn-in算法和AGREE算法进行修正,提出一种消除"高估"类影响的解决方案,从根本上解决河网"断裂"问题,实现程序自动化处理。渭河流域实例应用表明,改进算法可有效解决模拟河网"断裂"问题,且适用于多种基于高程的强迫修正算法。