1、流域數(shù)字水系流域數(shù)字水系教師：熊立華教師：熊立華第一章第一章 數(shù)字高程模型數(shù)字高程模型數(shù)字高程模型（數(shù)字高程模型（DEM）Miller在1958年給出DEM如下定義： 數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）是利用大量的已知的(x 、y、z)坐標(biāo)點(diǎn)來表達(dá)地表信息，例如高程。數(shù)字高程模型是地理數(shù)據(jù)庫(kù)中的核心數(shù)據(jù)。數(shù)字高程模型與數(shù)字流域緊密聯(lián)系。數(shù)字高程模型與流域水文模型緊密聯(lián)系。DEM主要用途主要用途 高程分析 坡度、坡向分析精度分析 通視性分析 斷面分析量測(cè)坐標(biāo)、距離、面積、體積（挖填方）剖面圖生成 等高線生成疊加相關(guān)矢量數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù) 坡度分析數(shù)字高程模型的提出

2、發(fā)展數(shù)字高程模型的提出發(fā)展第一階段 ：18世紀(jì)等高線的提出第二階段 ：19世紀(jì)初，利用地面攝影 相片進(jìn)行地形圖的繪制第三階段：20世紀(jì)60年代，遙感影像的獲取與使用第四階段：20世紀(jì)60年代后，數(shù)字地形圖的使用等高線地形圖遙感影像與數(shù)字地形圖數(shù)字地面模型數(shù)字地面模型(DTM)數(shù)字地面模型（Digital Terrain Model，簡(jiǎn)稱DTM）是地球表面形態(tài)多種屬性信息的數(shù)字化表達(dá)，是地面屬性特征空間分布的有序數(shù)值陣列 。當(dāng)DTM中地形屬性僅為高程時(shí)成為數(shù)字高程模型（DEM）。 DEM是DTM中最基本的部分，是對(duì)地球表面形態(tài)的一種離散的數(shù)字表達(dá)。 數(shù)字地面模型（DTM）趨向于表達(dá)比DEM更廣意

3、義上的內(nèi)容，如河流、山脊線、斷裂線等也可以包括在內(nèi)。數(shù)字正射影像圖數(shù)字正射影像圖數(shù)字正射影像圖數(shù)字正射影像圖（Digital Orthophoto Map，縮寫DOM）是利用數(shù)字高程模型（DEM）對(duì)經(jīng)掃描處理的數(shù)字化航空像片，經(jīng)逐像元進(jìn)行投影差改正、鑲嵌，按國(guó)家基本比例尺地形圖圖幅范圍剪裁生成的數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)集。它是同時(shí)具有地圖幾何精度和影像特征的圖像，具有精度高、信息豐富、直觀真實(shí)等優(yōu)點(diǎn)。 DOM主要用途主要用途精度分析精度分析 量測(cè)坐標(biāo)量測(cè)坐標(biāo)通視性分析通視性分析 剖面圖生成剖面圖生成疊加相關(guān)矢量數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)疊加相關(guān)矢量數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù) DEM的暈渲圖及三維顯示第二章第二章 DEM數(shù)據(jù)的

4、組織與管理數(shù)據(jù)的組織與管理DEM的三種表示模型DEM最主要的三種表示模型是：規(guī)則格網(wǎng)模型（Grid）、等高線模型（Contour）和不規(guī)則三角網(wǎng)模型（Triangulated Irregular Network，簡(jiǎn)稱TIN）。 基于規(guī)則格網(wǎng)的DEM和基于不規(guī)則三角網(wǎng)的DEM是目前數(shù)字高程模型的兩種主要結(jié)構(gòu)。由于規(guī)則格網(wǎng)DEM在生成、計(jì)算、分析、顯示等諸多方面的優(yōu)點(diǎn)，因此獲得了最為廣泛的應(yīng)用，以致于一提到DEM，人們往往認(rèn)為就是規(guī)則格網(wǎng)DEM。從目前的發(fā)展趨勢(shì)來看，DEM已經(jīng)成為規(guī)則格網(wǎng)DEM的代稱，而事實(shí)上二者并不一致。 規(guī)則格網(wǎng)模型等高線模型不規(guī)則三角網(wǎng)模型三種DEM類型的相互轉(zhuǎn)化西南角坐標(biāo)

5、（x0，y0）格網(wǎng)間距25行321Y1 2 3 列 15XArcView文件格式（文件格式（*.asc）的）的DEM數(shù)據(jù)記錄格式數(shù)據(jù)記錄格式 文件格式 例 圖示數(shù)據(jù)頭列數(shù)15行數(shù)25西南角格網(wǎng)單元縱坐標(biāo)X012345.0西南角格網(wǎng)單元橫坐標(biāo)Y054321.0格網(wǎng)間距10無效數(shù)據(jù)值-9999數(shù)據(jù)體12，14，15，36按行排列的DEM數(shù)據(jù)體22，25，30，23ArcView中存儲(chǔ) DEM的文本文件格式數(shù)字高程模型的特點(diǎn)數(shù)字高程模型的特點(diǎn) （1）容易以多種形式顯示地形信息。 地形數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算機(jī)軟件處理后，可以產(chǎn)生多種比例尺的地形圖、縱橫斷面圖和立體圖。而常規(guī)地形圖一經(jīng)制作完成后，比例尺不容易改變

6、，改變或者繪制其他形式的地形圖，則需要人工處理。（2）精度不會(huì)損失。 常規(guī)地圖隨著時(shí)間的推移，圖紙將會(huì)變形，失掉原有的精度。而DEM采用數(shù)字媒介，能保持精度不變。（3）容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化。 DEM由于是數(shù)字形式的，所以增加或改變地形信息只需將修改信息直接輸入到計(jì)算機(jī)，經(jīng)處理后立即可產(chǎn)生實(shí)時(shí)化的各種地形圖。概括起來，數(shù)字高程模型具有以下顯著的特點(diǎn)：便于存儲(chǔ)、更新、傳播和計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理，具有多比例尺特性，如1m分辨率的DEM自動(dòng)涵蓋了更小分辨率如10m和100m的DEM內(nèi)容；特別適合于各種定量分析與三維建模。數(shù)字高程模型的數(shù)據(jù)來源數(shù)字高程模型的數(shù)據(jù)來源（1）影像）影像航空攝影測(cè)量一直是地形圖測(cè)

7、繪和更新最有效也是最主要的手段，其獲取的影像是在大范圍內(nèi)生產(chǎn)高精度數(shù)據(jù)最有價(jià)值的數(shù)據(jù)源。航天遙感也是獲取DEM數(shù)據(jù)的一種方式 ，但獲取的高程數(shù)據(jù)精度太低，因此僅能作粗略勘測(cè)之用 。一些衛(wèi)星掃描系統(tǒng)如LandSat系列衛(wèi)星上的MSS和TM傳感器及SPOT衛(wèi)星上的立體掃描儀上所獲取的遙感影像也能作為DEM的數(shù)據(jù)來源 ，但從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，所獲高程數(shù)據(jù)的相對(duì)精度和絕對(duì)精度都太低 。近年來出現(xiàn)的激光掃描儀等新型傳感器數(shù)據(jù)被認(rèn)為是快速獲取高精度、高分辨DEM最有希望的數(shù)據(jù)源。 攝影測(cè)量攝影測(cè)量遙感影像示例數(shù)字高程模型的數(shù)據(jù)來源數(shù)字高程模型的數(shù)據(jù)來源（2）地形圖）地形圖幾乎世界上所有的國(guó)家都擁有地形圖，地形

8、圖是DEM的另一主要數(shù)據(jù)源。 從既有地形上采集DEM涉及兩個(gè)問題，一是地圖符號(hào)的數(shù)字化；二是這些數(shù)字化數(shù)據(jù)往往不滿足現(xiàn)實(shí)性要求。對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，由于土地開發(fā)利用使得地形地貌變化劇烈而且迅速，既有地圖往往不宜作為DEM的數(shù)據(jù)源；但對(duì)于其他經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)如山區(qū)，地形變化小，既有地圖無疑是物美價(jià)廉的數(shù)據(jù)源。基本地形圖系列的比例尺和包含內(nèi)容在不同國(guó)家可能有所不同。 比例尺特征大比例尺地形圖大于1：1萬綜合程度很低，較真實(shí)地反映地形中比例尺地形圖（1：2萬）（1：7.5萬）作了一定程度的綜合，近似地反映地形小比例尺地形圖小于1：10萬綜合程度很高，僅反映地形的大致特征表2-1不同比例尺的地形圖和它們的地

9、形綜合特性地形圖數(shù)字高程模型的數(shù)據(jù)來源數(shù)字高程模型的數(shù)據(jù)來源（2）地形圖）地形圖涉及地形圖一個(gè)最重要的方面是地形圖的數(shù)據(jù)質(zhì)量，特別是它在精度方面的數(shù)量指標(biāo)。等高線地形圖表達(dá)的可信度主要取決于等高線的密度及其本身的精度。有關(guān)等高線密度的一個(gè)主要方面是等高線間距。 地形圖的比例尺等高距(m)1：20萬251001：10萬10401：5萬10201：2.5萬5201：1萬2.510表表2-2地形圖比例尺與等高距的關(guān)系地形圖比例尺與等高距的關(guān)系數(shù)字高程模型的數(shù)據(jù)來源數(shù)字高程模型的數(shù)據(jù)來源（3）地面測(cè)量用全球定位系統(tǒng)、全站儀或經(jīng)緯儀配合袖珍計(jì)算機(jī)在野外進(jìn)行觀測(cè)獲取地面點(diǎn)數(shù)據(jù)，經(jīng)適當(dāng)變換處理后建成數(shù)字高程

10、模型，一般用于小范圍詳細(xì)比例尺（如比例尺大于1：2000）的數(shù)字地形測(cè)圖和土方計(jì)算。以地面測(cè)量的方法直接獲取的數(shù)據(jù)能夠達(dá)到很高的精度，常常用于有限范圍內(nèi)各種大比例尺高精度的地形建模，如土木工程中的道路、橋梁、隧道、房屋建筑等。然而，由于這種數(shù)據(jù)獲取方法的工作量很大，效率不高，加之費(fèi)用高昂，并不適合于大規(guī)模的數(shù)據(jù)采集任務(wù)。 數(shù)字高程模型的數(shù)據(jù)來源數(shù)字高程模型的數(shù)據(jù)來源（4）其他數(shù)據(jù)源用氣壓測(cè)高、地質(zhì)勘探和重力測(cè)量等方法，可得到地面稀疏分布的高程數(shù)據(jù)，以此建立的數(shù)字高程模型主要用于大范圍且高程精度要求較低的科學(xué)研究。數(shù)字高程模型應(yīng)用概述 自20世紀(jì)50年代后期以來，DEM( Digital Ele

11、vation Model)在測(cè)繪、土木工程、地質(zhì)、礦山工程、景觀建筑、道路設(shè)計(jì)、防洪、農(nóng)業(yè)、規(guī)劃、軍事工程、飛行器與戰(zhàn)場(chǎng)仿真等領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用 。在水文模擬這一領(lǐng)域中，由DEM提取地形特征的研究在國(guó)外從20世紀(jì)70年代就開始了，其高峰出現(xiàn)在80、90年代。而在國(guó)內(nèi)是從20世紀(jì)90年代才開始的，并且重點(diǎn)是對(duì)國(guó)外軟件的應(yīng)用。 分水線和山谷的識(shí)別和提取 ，提取河網(wǎng)、流域邊界以及劃分子流域 等等。提取山脊線與山谷線山脊線山谷線應(yīng)用之一應(yīng)用之一提取溝谷與溝壑密度應(yīng)用之二應(yīng)用之二提取數(shù)字河網(wǎng)應(yīng)用之三應(yīng)用之三第三章 數(shù)字水系的提取從DEM直接提取水系及相關(guān)流域信息，是分布式水文模型開發(fā)與應(yīng)用的基礎(chǔ)。由DE

12、M自動(dòng)獲取水系和子流域特征，代表著流域參數(shù)化方便而迅速的一種途徑（Martz L W, Garbrecht J ）。流域水系自動(dòng)提取是流域水系網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)研究以及分布式流域水文模擬的重要內(nèi)容之一。它不僅可以幫助我們迅速計(jì)算流域水系結(jié)構(gòu)特征指數(shù)，而且作為分布式流域水文模型的輸入信息，為分布式河道匯流演算提供了依據(jù)。 水系提取方法第一種方法是Band（1986），Qian（1990）等提出的用一個(gè)矩形窗口掃描DEM矩陣來確定洼地，位于洼地內(nèi)的柵格單元標(biāo)記為水系的組成部分。這種方法的主要缺點(diǎn)在于它產(chǎn)生不連續(xù)的水流線，需要相應(yīng)的處理來把它們連接起來。還可能需要修剪和細(xì)化來產(chǎn)生一個(gè)合理的水系形態(tài)。第二種方法

13、是OCallaghan和Mark等（1984）提出的基于地表徑流漫流模型的水系提取算法，模擬地表徑流的流動(dòng)來產(chǎn)生水系。 數(shù)字高程流域水系模型數(shù)字高程流域水系模型（Digital Elevation Drainage Network Model ，DEDNM ）（Martz和Garbrecht，1992）是一種數(shù)字河網(wǎng)模型，它能給出如下結(jié)果：柵格水流流向、流域分水線、自動(dòng)生成的河網(wǎng)及子流域、河道與子流域的編碼和河網(wǎng)結(jié)構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系。 條件：DEM中每一個(gè)單元格必須具有確定的水流方向，即在DEM中不能存在小平原、洼地等地形，且所有的復(fù)雜地形都必須由斜坡構(gòu)成。因此在提取自然水系之前，需要將DEM中的小平

14、原和洼地部位的高程數(shù)據(jù)改造成斜坡的延伸部分，這樣才能保證從DEM中提取的自然水系是連續(xù)的。其程序流程如下圖所示。 提取數(shù)字水系的一般流程為什么存在洼地？為什么存在洼地？DEM數(shù)據(jù)由于分辨率和精度等原因，在較平坦的區(qū)域常會(huì)形成洼地情況。 對(duì)閉合洼地和平坦區(qū)域等“數(shù)字負(fù)地形” ，主要存在兩類觀點(diǎn)：一類認(rèn)為“數(shù)字負(fù)地形”是真實(shí)地貌要素，必須保留和處理這類地貌要素；另一類則認(rèn)為他們都是由誤差產(chǎn)生的偽地形，在提取河網(wǎng)前必須進(jìn)行移除。偽地形主要是由低質(zhì)量的資料輸入、生成DEM時(shí)的內(nèi)插誤差、四舍五入內(nèi)插精度的降低和網(wǎng)格單元內(nèi)高程信息取平均等原因造成的。 DEM的預(yù)處理的預(yù)處理 DEM預(yù)處理是為了將DEM 中

15、的洼地和小平地改造成斜坡，也就是使DEM數(shù)據(jù)反映的地形特征均由斜坡構(gòu)成。目的是使水流能夠根據(jù)地表徑流漫流模型流出流域邊界。同時(shí)也為了流域信息提取的后續(xù)步驟的正確進(jìn)行，必須處理洼地和小平地?，F(xiàn)在出現(xiàn)了很多算法對(duì)洼地進(jìn)行處理，下面簡(jiǎn)單介紹這些算法。傳統(tǒng)填洼方法OCallaghan和Mark通過平滑處理來消除洼地，但是這種方法處理較淺和小范圍的洼地，更深更大范圍的洼地依然存在。并且該方法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了平滑處理，從而改變了原始數(shù)據(jù)，減少了DEM包含的信息內(nèi)容。Band在水流不返回原洼地的條件下，簡(jiǎn)單地增加洼地高程，直到水流可以流向相鄰的單元格。該方法只對(duì)簡(jiǎn)單的地形有效。嵌套洼地區(qū)域高程剖面圖嵌套洼地

16、區(qū)域高程剖面圖（帶有洼地出口）（帶有洼地出口）出口出口洼地洼地1洼地洼地2第一次迭代后的填洼結(jié)果第一次迭代后的填洼結(jié)果（小洼地合并成大洼地）（小洼地合并成大洼地）第二次迭代后的填洼結(jié)果第二次迭代后的填洼結(jié)果填洼完成后的無洼地高程剖面圖填洼完成后的無洼地高程剖面圖Jenson 和Domingue、Martz和de Jong分別提出處理洼地單元格更一般和有效的方法。這兩個(gè)方法都能處理嵌套洼地和平地水流方向賦值，因而得到了最為廣泛的應(yīng)用。Jenson 和Domingue首先找到洼地所在區(qū)域的出流點(diǎn)，將該區(qū)域內(nèi)低于出流點(diǎn)的高程升到該出口點(diǎn)高程，然后修改平地（原來已經(jīng)存在的平地與經(jīng)過填充后的平地）的水流

17、方向，即從平地柵格單元指向周邊最近的出流單元。Martz和de Jong在填充洼地之前確定水流路徑并計(jì)算匯水面積，然后在填充洼地之后修改匯水面積。傳統(tǒng)填洼方法Garbrecht和Martz方法的思路是首先標(biāo)記屬于洼地的集水區(qū)域單元格，然后從已標(biāo)記的單元格找出潛在的出流點(diǎn)。潛在的出流點(diǎn)是被標(biāo)記的單元格，它至少擁有一個(gè)比它高程低的未標(biāo)記的單元格。找到最低的潛在出流點(diǎn)后，比較它和洼地單元格的高程。如果出流點(diǎn)高程高，那么洼地就是一個(gè)凹地，把洼地集水區(qū)內(nèi)所有低于出流點(diǎn)的單元格高程升高到出流點(diǎn)高程。這樣凹地就成為一個(gè)平地。對(duì)于平地，Garbrecht和Martz使用平地起伏算法進(jìn)行處理。 傳統(tǒng)填洼方法Ga

18、rbrecht等將洼地分為凹陷型與阻擋型洼地，凹陷型洼地是指一組柵格單元的高程低于其四周的高程，而阻擋型洼地是指垂直于水流路徑方向有一條狹長(zhǎng)帶柵格單元的高程較高。對(duì)于凹陷型洼地，采用常規(guī)的填充洼地的方法。而對(duì)阻擋型洼地，則通過降低阻擋物存在處的高程，使水流能穿過阻擋物。Garbrecht和Martz提出了另一種確定平地水流方向的方法，該方法認(rèn)為在自然地形中，水流通常是遠(yuǎn)離高的地形而流向低的地形。為了產(chǎn)生這樣的水流方向，平地的高程被抬升產(chǎn)生兩個(gè)坡降：一個(gè)遠(yuǎn)離高地，另一個(gè)流向低地。最終的平地高程抬升值是這兩個(gè)高程抬升值之和。這種方法極大地改善了平行水流問題。Garbrecht和Martz指出在DE

19、M中造成存在假洼地的原因主要包括過高估計(jì)與過低估計(jì)兩種，但是填充洼地算法只考慮了過低估計(jì)，并提出了“突破算法”，該算法在進(jìn)行填充洼地之前，通過降低封閉洼地邊緣選擇的單元格的高程，來模擬突破破壞封閉洼地出口。該算法可以大大減少需要填充地洼地的數(shù)目與大小。 代表方法1：Jenson & Domingue方法J&D算法包括： （1）檢測(cè)是否有滲坑算法； （2）洼地標(biāo)定算法； （3）洼地填充算法； （4）平地起伏算法。洼地單元格的檢測(cè)洼地單元格的檢測(cè) 洼地單元格是指高程不高于其周圍8個(gè)相鄰單元格高程的單元格 ?？梢允褂?x3模板來檢測(cè)DEM中的洼地單元格，即將模板沿掃描線方向移動(dòng)，洼地

20、單元格的高程值滿足條件：3 3模板窗口 原始DEM，陰影部分為洼地 標(biāo)記洼地邊界 洼地邊界洼地區(qū)域的擴(kuò)大洼地區(qū)域的擴(kuò)大 洼地潛在出水口判斷條件如下：柵格點(diǎn)帶洼地邊界標(biāo)記；其高程值高于與其相鄰的不帶標(biāo)記的柵格點(diǎn)。 擴(kuò)大洼地區(qū)域 找到潛在出水口 潛在出水口洼地區(qū)域和平地區(qū)域的處理洼地區(qū)域和平地區(qū)域的處理 采用“水淹”法，當(dāng)確定出洼地區(qū)域之后，逐步填高洼地區(qū)域高程，宛如向洼地區(qū)域注水成洼一樣，當(dāng)水位（填高高程）達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，水流就會(huì)從洼地區(qū)邊界最低點(diǎn)處泄出。 洼地區(qū)域填充示意圖 平地抬升示意圖 平行偽河道平行偽河道J&D方法方法易產(chǎn)易產(chǎn)生平生平行偽行偽河道河道 平行偽平行偽河道河道G&am

21、p;M算法在填洼和處理平地區(qū)域時(shí)采用了兩步抬升洼地高程的方法，來減少平行偽河道。（1）抬升洼地高程使水流能流向較低區(qū)域（即洼地出口）。（2）抬升洼地高程使水流能流向洼地中心匯聚（生成匯聚型河道）。代表方法代表方法2： Garbrecht & Martz方法方法洼地洼地出口出口原始原始DEM，陰影部分為洼地邊界，陰影部分為洼地邊界（帶圓圈和星號(hào)柵格為洼地出口）（帶圓圈和星號(hào)柵格為洼地出口）抬升洼地高程，使其流向洼地出口抬升洼地高程，使其流向洼地出口（右上角小數(shù)字為高程抬升量）（右上角小數(shù)字為高程抬升量）第一步：抬升洼地高程，使水流由高處流向低處（出第一步：抬升洼地高程，使水流由高處流向低

22、處（出水口），此時(shí)會(huì)生成平行河道。水口），此時(shí)會(huì)生成平行河道。抬升洼地高程，使其向中心匯聚抬升洼地高程，使其向中心匯聚（右下角小數(shù)字為高程抬升量）（右下角小數(shù)字為高程抬升量）抬升高程后的柵格高程和水流流向抬升高程后的柵格高程和水流流向（可能還存在少量洼地，繼續(xù)迭代）（可能還存在少量洼地，繼續(xù)迭代）第二步：繼續(xù)抬升洼地高程，使水流遠(yuǎn)離洼地邊界流第二步：繼續(xù)抬升洼地高程，使水流遠(yuǎn)離洼地邊界流向洼地區(qū)域中心，此時(shí)會(huì)生成匯聚型河道。向洼地區(qū)域中心，此時(shí)會(huì)生成匯聚型河道。填洼新方法（1）通用快速填洼算法。）通用快速填洼算法。Moran和Vzina于1993年提出，2001年由Planchon和Darbo

23、ux實(shí)現(xiàn)(以下就稱為M&V算法)，試驗(yàn)表明該算法對(duì)多洼地區(qū)域的填洼處理速度比常規(guī)方法要快得多。算法分為兩部分算法分為兩部分:首先，對(duì)首先，對(duì)DEM初始化，除了邊界外，用一初始化，除了邊界外，用一極大臨時(shí)水面高程數(shù)據(jù)極大臨時(shí)水面高程數(shù)據(jù)W將原始地面將原始地面DEM數(shù)據(jù)表面數(shù)據(jù)表面Z淹沒；淹沒；然后，通過迭代方法將然后，通過迭代方法將W值逐步減小，最后值逐步減小，最后W會(huì)收斂于會(huì)收斂于Wf , Wf代表的高程點(diǎn)數(shù)據(jù)即是填洼后的數(shù)據(jù)。代表的高程點(diǎn)數(shù)據(jù)即是填洼后的數(shù)據(jù)。 該算法既可以填充洼地成平地，也可以將洼地填充成具有輕微坡度的坡面，實(shí)際上也省去了以后對(duì)平地的處理。它先用厚厚的一層水覆蓋地表

24、，再去掉多余的水。 （2）Maidment提出的“burn-in”算法。將手工數(shù)字化的流域河網(wǎng)轉(zhuǎn)化成柵格形式，柵格的大小和DEM的柵格大小相等，經(jīng)過投影轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一的坐標(biāo)系中，通過疊加運(yùn)算，將實(shí)際河網(wǎng)疊加到DEM上，保持DEM中河道所在格網(wǎng)的高程值不變，而其它非河道所在格網(wǎng)高程值整體增加一個(gè)微小值。這樣，模擬結(jié)果將明顯改善，并與現(xiàn)有水系幾乎完全匹配。 （3）Turcotte等（2001）首先提出了利用DEM和DRLN提取流域數(shù)字河網(wǎng)的方法。DRLN是一個(gè)包括河流和湖泊的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)。該方法的基本思想是：首先，把流域內(nèi)柵格單元分為兩部分分別計(jì)算水流方向，一部分是由DRLN所覆蓋的柵格單元，其水流方向

25、由DRLN唯一確定，另外一部分則利用DRLN修正后的DEM用D8法確定水流方向；然后，按給定的閾值生成河網(wǎng)水系；最后，根據(jù)DRLN修正河網(wǎng)，把識(shí)別為湖泊的柵格單元也作為河網(wǎng)的一部分。代表方法3：M&V算法(a) 原始原始DEM（Z）(c) 第一次迭代后的第一次迭代后的DEM（W）洼地邊洼地邊界柵格界柵格洼地區(qū)洼地區(qū)域柵格域柵格洼地洼地出口出口(d) 迭代完成后的迭代完成后的DEM（Wf）(b) 假定的淹沒后的假定的淹沒后的DEM高程（高程（W=5.1）由L. Wang and H. Liu 提出并實(shí)現(xiàn)。W&L算法基本原理是以溢出高程概念為基礎(chǔ)，通過在最小代價(jià)搜索算法中利用優(yōu)先隊(duì)

26、列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)逐步算出全部DEM柵格的溢出高程，完成填洼過程.W&L算法實(shí)際就是從流域潛在出口開始向流域內(nèi)部逆向搜索完成整個(gè)填洼過程。 溢出高程(spill elevation): DEM數(shù)據(jù)中一個(gè)網(wǎng)格的溢出高程是指使水能從該網(wǎng)格溢出而流向DEM邊界出口處的最小高程。如果DEM網(wǎng)格的原始高程有能使水流向出口的下降趨勢(shì)，那么它的溢出高程就等于原始高程，否則，就要將原始高程提高到溢出高程;代表方法4：W&L算法最小代價(jià)搜索算法(least-cost search algorithm) :算法的基本思想就是在搜索的過程中優(yōu)先搜索最小代價(jià)的方向;優(yōu)先隊(duì)列(priority queue) :

27、隊(duì)列的變體一優(yōu)先隊(duì)列，是一個(gè)普通的結(jié)構(gòu)，它是一種按值排序的隊(duì)列容器它的基本思想是讓項(xiàng)排隊(duì)等候服務(wù)。選擇的依據(jù)并非嚴(yán)格遵循先來先服務(wù)機(jī)制。它是按照優(yōu)先級(jí)次序從隊(duì)列中彈出元素的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，優(yōu)先級(jí)是建立在比較函數(shù)的基礎(chǔ)上的，按默認(rèn)規(guī)定，優(yōu)先隊(duì)列彈出最大元素。 通過對(duì)不同分辨率的DEM數(shù)據(jù)試驗(yàn)，結(jié)果證明該算法填洼速度快，比J&D法和M&V法等方法更通用。溢出高程基點(diǎn)溢出高程基點(diǎn)溢出高程溢出高程二次填洼二次填洼一次填洼一次填洼傳統(tǒng)算法W&L算法W&L法的目的是確定每個(gè)柵格的溢出高程，因此，正確的搜索方向和在DEM的二維柵格矩陣中定義溢流路徑是關(guān)鍵，采用最小代價(jià)搜索算法和優(yōu)先

28、隊(duì)列數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來識(shí)別搜索方向和定義溢流路徑。在W&L法中，最小代價(jià)就是溢出高程，因此在算法搜索中，就要選擇最小溢出高程作為最優(yōu)搜索方向，最后得到的最優(yōu)路徑實(shí)際上就是最小溢出高程路徑。 W&L法的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下法的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下: (1)將DEM數(shù)據(jù)的邊界網(wǎng)格的原始高程值設(shè)置為溢出高程值，并將之插入優(yōu)先隊(duì)列中; (2)利用優(yōu)先隊(duì)列中的top方法得到最小溢出高程c，并將c作為中央網(wǎng)格值; (3)從c開始搜索其內(nèi)部的鄰接網(wǎng)格，逐步擴(kuò)大最優(yōu)溢流路徑，根據(jù)下式來判斷鄰接網(wǎng)格的溢出高程。 (4)記錄c的鄰接網(wǎng)格的溢出高程，并將所有鄰接網(wǎng)格的溢出高程值插入優(yōu)先隊(duì)列，刪除優(yōu)先隊(duì)列中網(wǎng)格c的溢

29、出高程值； (5)判斷優(yōu)先隊(duì)列是否為空，如果不空，重復(fù)步驟(2)；如果空，結(jié)束填洼. jnjh njnjS njnjE njn式中，是中央網(wǎng)格c的第j個(gè)鄰接網(wǎng)格；是的評(píng)估代價(jià)；是的溢出高程，是的原始高程，S(c)是中央網(wǎng)格c的溢出高程。 max,1,2,7jjjh nS nE nS cj W&L 算法算法流程流程圖圖(a) 原始原始DEM(b) 洼地及其邊界洼地及其邊界邊界點(diǎn)插入優(yōu)先隊(duì)列邊界點(diǎn)插入優(yōu)先隊(duì)列(c) 第一輪擴(kuò)展最優(yōu)路徑第一輪擴(kuò)展最優(yōu)路徑(d) 第二輪擴(kuò)展第二輪擴(kuò)展(e) 第三輪擴(kuò)展第三輪擴(kuò)展(f) 第四輪擴(kuò)展第四輪擴(kuò)展(g) 第五輪擴(kuò)展第五輪擴(kuò)展(h) 第六輪擴(kuò)展第六輪擴(kuò)展

30、(i) 無洼地?zé)o洼地DEM結(jié)果結(jié)果隊(duì)列隊(duì)列中的中的最小最小溢出溢出高程高程白色柵白色柵格表示格表示已從優(yōu)已從優(yōu)先隊(duì)列先隊(duì)列中刪除中刪除 水流方向的確定水流方向的確定 水流方向的確定就是把每一個(gè)單元格的水流方向值放到水流方向矩陣?yán)锩?，每一單元格的水流方向是指水流離開此單元格的指向。為簡(jiǎn)單起見，在DEM中我們把二維的 無窮流向簡(jiǎn)化成8個(gè)流向，來對(duì)應(yīng)于 當(dāng)前柵格點(diǎn)周圍的8個(gè)相鄰柵格點(diǎn)。 確定性最陡坡度法由OCallaghan和Mark（1984）首先提出。該方法的思想為：坡面流的流向是確定的和唯一的，所有的流量始終順著坡度最陡的一個(gè)方向流下。確定性最陡坡度法確定性最陡坡度法地表坡度計(jì)算公式地表坡度計(jì)

31、算公式,22,taniji mj niji mj nz i jz im jnSmnl ,maxiji Mj Niji mj nSS 由于確定性最陡坡度法簡(jiǎn)單，因此被很多地理信息系統(tǒng)軟件由于確定性最陡坡度法簡(jiǎn)單，因此被很多地理信息系統(tǒng)軟件（如（如ArcGIS等）用來確定流域坡面流流向。等）用來確定流域坡面流流向。 (d) DEM水流方向水流方向(a) 出流方向出流方向(b) 入流方向入流方向(c) DEM資料資料從點(diǎn)(i,j)到其周圍任何一相鄰點(diǎn)的地表坡度為(a) 出流方向出流方向 (b) 入流方向入流方向 (c) DEM資料資料 (d) DEM水流方向水流方向 mn注意和不能同時(shí)取零值 。,i

32、ji Mj NS , ij記為點(diǎn)與周圍8個(gè)相鄰點(diǎn)中坡度值最大（最陡）的，即集水面積的確定集水面積的確定 集水面積，記作Ac，定義為流經(jīng)某段等高線寬度的流量所對(duì)應(yīng)的上游來水面積。這里將一個(gè)柵格點(diǎn)的上游集水面積定義為水流直接或間接流向該柵格點(diǎn)的柵格點(diǎn)數(shù)目。集水面積可以用區(qū)域地形每點(diǎn)的流水累計(jì)量表示，基本思想是：假定規(guī)則格網(wǎng)DEM中的每個(gè)柵格處有一個(gè)單位水量，按照水從高處流向低處的自然規(guī)律，根據(jù)區(qū)域地形的水流方向矩陣計(jì)算每點(diǎn)處所流過的水量數(shù)值，便可以得到該區(qū)域水量累計(jì)數(shù)字矩陣。在此過程中實(shí)際上使用了權(quán)為1的權(quán)矩陣，如果考慮特殊情況（如降水不均），則可以使用特定的權(quán)矩陣，以更精確計(jì)算水流量累計(jì)值。 集

33、水面積的確定集水面積的確定 （1）將流域表面上的每一個(gè)點(diǎn)或柵格按高程從高到低排序。假定代表流域地貌的DEM總共有N個(gè)點(diǎn)，那么按高程從高到低排序后第N個(gè)點(diǎn)應(yīng)該是流域最低點(diǎn)，即流域出口處。（2）將流域表面上的每一個(gè)點(diǎn)上的集水面積的初始值A(chǔ)c都賦為 ，代表初始降雨來源。對(duì)于流域最高點(diǎn)（該點(diǎn)序號(hào)是n=1）來說，因?yàn)槌涤晖?，再無入流，故集水面積Ac始終為 。（3）根據(jù)確定性最陡坡度法，按高程從高到低順序，把每一個(gè)點(diǎn)的集水面積分配到最陡坡度對(duì)應(yīng)的下游柵格上，并更新那些柵格的集水面積。2l2l確定流域出口和流域邊界確定流域出口和流域邊界 假定代表流域地貌的無洼地DEM總共有N個(gè)點(diǎn)，如果事先不知道流域出口所

34、在的柵格位置或坐標(biāo)，則可采用以下兩種方法來確定流域出口所在柵格單元的行列坐標(biāo)。方法1：將流域表面上的每一個(gè)點(diǎn)或柵格按高程從高到低排序。那么按高程從高到低排序后的第N個(gè)點(diǎn)應(yīng)該是流域最低點(diǎn)，即流域出口。方法2：將該流域表面上的每一個(gè)點(diǎn)或柵格按水流量累計(jì)值從低到高排序。那么按水流量累計(jì)值從低到高排序后的第N個(gè)點(diǎn)應(yīng)該是流域出口。一旦流域出口斷面位置確定，就可以從流域出口逆水流方向按照一定的搜索算法勾畫出流域邊界，最終獲得一個(gè)定義流域內(nèi)外的數(shù)陣。 水系的生成水系的生成 首先設(shè)定一個(gè)集水面積閾值，將水流累計(jì)矩陣中數(shù)據(jù)高于此閾值的格網(wǎng)連接起來，便可形成排水網(wǎng)絡(luò)。其次，給定最小水道長(zhǎng)度，倘若一級(jí)水道的累積長(zhǎng)度

35、小于該長(zhǎng)度閾值，則該水道被消除。如果DEM經(jīng)過填充處理，則以此方式得到的排水網(wǎng)絡(luò)將是一完整的圖形，對(duì)此圖形進(jìn)行柵格到矢量的轉(zhuǎn)化處理，便可得到矢量格式的數(shù)據(jù)。集水面積閾值可以根據(jù)流域內(nèi)不同地形、地貌、植被、氣候等，而采用不同的數(shù)值。有時(shí)集水面積閾值統(tǒng)一采用某一常數(shù)，如15km2，其中大流域取大值。 水系的分級(jí)水系的分級(jí) 為了區(qū)別干支流，常采用斯特拉勒（Strahler）河流分級(jí)法進(jìn)行分級(jí)。該法可表述為：（1）確定河源柵格，即不從相鄰水系柵格接收水流的水系柵格；（2）直接發(fā)源于河源的小河流為一級(jí)河流；（3）兩條同級(jí)別的河流匯合而成的河流級(jí)別比原來高一級(jí)；（4）兩條不同級(jí)別的河流匯合而成的河流的級(jí)別

36、為兩條河流中的較高者。以此類推至干流，干流是水系中最高級(jí)別的河流。在進(jìn)行河道分級(jí)時(shí)，從河源節(jié)點(diǎn)開始，按水流流向順著河道一直到流域出口。原因很簡(jiǎn)單：只有先知道上游河道的Strahler級(jí)數(shù)，我們才能確定下游河道的級(jí)數(shù)。具體執(zhí)行時(shí)，首先將所有的起源節(jié)點(diǎn)和一級(jí)河段確定出來；然后再將所有的二級(jí)河段確定出來；如此依次對(duì)更高級(jí)的河段進(jìn)行定級(jí)。一級(jí)河段的確定方法和二級(jí)河段的確定方法有些區(qū)別；而二級(jí)河段和更高級(jí)河段的確定方法完全一樣。 一級(jí)河段確定方法一級(jí)河段確定方法 -1-1-1-1-1-1-12-1-12-1-1 -1 -1-1-1-1-1-12-1-1-1-1-1-1-1-12-1流域邊界外-1一級(jí)河段

37、二級(jí)河段確定方法二級(jí)河段確定方法 -1-1-1-1-1-1-1 -2-1-1-2-2-1-2-2-1 -1 -1-2-2-2-2-13-1-1-1-1-2 -2 -23-1-1-1-1-1-1-1-12-1流域邊界外-1一級(jí)河段-2二級(jí)河段河段節(jié)點(diǎn)編碼河段節(jié)點(diǎn)編碼 節(jié)點(diǎn)編碼是對(duì)河道網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有規(guī)則的賦索引號(hào)（index number）。在河段分級(jí)工作全部完成，并且得到了河段分級(jí)信息屬性表之后，我們就可在此基礎(chǔ)上進(jìn)行節(jié)點(diǎn)編碼。編碼時(shí)，采用“從出口節(jié)點(diǎn)到上游再回到出口節(jié)點(diǎn)”的處理順序，以保證編碼過程的連續(xù)性。河段節(jié)點(diǎn)編碼示意圖 2 21 13 34 45 56 67 78 89 91 1

38、0 01 11 11 12 21 13 31 14 4流 域 出 口 節(jié) 點(diǎn) : 1源 節(jié) 點(diǎn) : 5,6,9,10,12,13,14匯 流 節(jié) 點(diǎn) : 2,3,4,7,8,1 1實(shí)例應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用1: 洼地與湖泊的提取洼地與湖泊的提取 目前國(guó)內(nèi)外對(duì)湖泊和洼地的提取研究相對(duì)有限，是數(shù)字水系自動(dòng)提取研究中的一個(gè)難點(diǎn)。其原因主要來自兩個(gè)方面。一是很難確定洼地和平坦區(qū)域的流向。同時(shí)，在生成DEM過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)假的閉合洼地和平坦區(qū)域。二是由于湖泊和洼地下墊面資料不足，粗糙的DEM垂直分辨率無法反映湖泊和洼地中細(xì)微的地貌特征，使得湖泊和洼地研究的基礎(chǔ)條件不具備?，F(xiàn)實(shí)中的湖泊現(xiàn)實(shí)中的湖泊提取洼地與湖泊的

39、思想提取洼地與湖泊的思想大型湖泊和水庫(kù)能夠生存，缺少不了入流的支撐，同時(shí)還應(yīng)有水流的流出，它們反映在DEM上應(yīng)該不是閉合洼地，而是有出口的平坦區(qū)域。因?yàn)镈EM預(yù)處理會(huì)擴(kuò)大平坦區(qū)域的范圍，故本文認(rèn)為，湖泊和洼地的提取應(yīng)該以原始DEM為數(shù)據(jù)。為什么應(yīng)在原始數(shù)據(jù)上進(jìn)行洼地與湖泊的提??？為什么應(yīng)在原始數(shù)據(jù)上進(jìn)行洼地與湖泊的提取？因?yàn)榻?jīng)填洼后洼地和平坦區(qū)面積擴(kuò)大因?yàn)榻?jīng)填洼后洼地和平坦區(qū)面積擴(kuò)大漢江流域湖泊提取結(jié)果漢江流域洼地提取結(jié)果丹江流域丹江流域未考慮湖泊水庫(kù)特征時(shí)提取的數(shù)字水系結(jié)果未考慮湖泊水庫(kù)特征時(shí)提取的數(shù)字水系結(jié)果 考慮湖泊水庫(kù)特征時(shí)提取的數(shù)字水系結(jié)果考慮湖泊水庫(kù)特征時(shí)提取的數(shù)字水系結(jié)果 實(shí)例應(yīng)

40、用實(shí)例應(yīng)用2：數(shù)字水系的提?。簲?shù)字水系的提取 從DEM 中自動(dòng)提取流域自然水系是依據(jù)水沿斜坡最陡方向流動(dòng)的原理，依據(jù)DEM中每一個(gè)高程數(shù)據(jù)點(diǎn)和相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)的高程差來確定水流方向，然后根據(jù)水流方向數(shù)據(jù)來計(jì)算每一個(gè)高程數(shù)據(jù)點(diǎn)的上游集水區(qū)，最后，根據(jù)水流方向數(shù)據(jù)，從水系源頭開始將整個(gè)水系追索出來。 數(shù)字水系提取步驟數(shù)字水系提取步驟基本填洼方法介紹基本填洼方法介紹 其基本思想是通過適當(dāng)增高洼地網(wǎng)格的高程，使得DEM中每一個(gè)網(wǎng)格的高程要比周圍八個(gè)網(wǎng)格中至少一個(gè)網(wǎng)格高程要高。步驟如下： （1）設(shè)定高程增高迭代步長(zhǎng) （2）根據(jù)高程從高到低逐一檢查每個(gè)網(wǎng)格的可能出流方向。如果當(dāng)前點(diǎn)的高程比周圍相鄰八個(gè)點(diǎn)都低，對(duì)

41、當(dāng)前點(diǎn)進(jìn)行高程增高處理 （3）重復(fù)前（2）操作，直至每個(gè)網(wǎng)格都有一個(gè)確定性最陡流向h集水面積的計(jì)算步驟集水面積的計(jì)算步驟 （1）將流域表面上的每一個(gè)點(diǎn)或柵格按高程從高到低排序。 （2）將流域表面上的每一個(gè)點(diǎn)上的集水面積的初始值都賦為（ ），代表初始降雨來源。 （3）運(yùn)用確定性最陡坡度法，按高程從高到低順序，把每一個(gè)點(diǎn)的集水面積分配到最陡坡度對(duì)應(yīng)的下游網(wǎng)格集水面積上。2l 確定確定臨界支撐面積的方法有四種臨界支撐面積的方法有四種 （1）試錯(cuò)法 （2）將河道源頭的集水面積作為集水面積的臨界值。 （3）將河道臨界支撐面積與數(shù)字水系平均坡降關(guān)系曲線的的轉(zhuǎn)折點(diǎn)作為臨界集水面積。（4）將河道臨界支撐面積與

42、河網(wǎng)總長(zhǎng)度關(guān)系曲線趨于平緩時(shí)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)作為河道臨界支撐面積。河道臨界支撐面積的確定河道臨界支撐面積的確定 河道臨界支撐面積（也稱集水面積閥值）是指能夠形成并維持河道生存的臨界集水面積不同的臨界支撐面積對(duì)應(yīng)的河網(wǎng)不同的臨界支撐面積對(duì)應(yīng)的河網(wǎng)臨界支撐面積分別為臨界支撐面積分別為20 km2 臨界支撐面積分別為臨界支撐面積分別為80 km2 臨界支撐面積分別為臨界支撐面積分別為100 km2 臨界支撐面積分別為臨界支撐面積分別為250 km2 水系提取結(jié)果討論水系提取結(jié)果討論（1）模擬河網(wǎng)的密度與河道臨界支撐面積有很大的關(guān)系，隨著河道臨界支撐面積的增大，河網(wǎng)密度減小，表明流域中河流總長(zhǎng)度和條數(shù)減小。

43、（2）由于有人工河大量存在，同時(shí)由于數(shù)字提取方法本身具有缺陷，我們目前還無法高質(zhì)量地提取復(fù)雜DEM地形條件下的水系。因此需要相關(guān)資料校正和實(shí)地檢驗(yàn)，繼續(xù)進(jìn)行人工編輯整理。（3）由于DEM并不包含水文情勢(shì)的信息，因此提取季節(jié)河存在困難。未來流域數(shù)字水系研究中如何有效提取季節(jié)性水體，以及區(qū)分湖泊和洼地成為一項(xiàng)十分重要的課題，為此，加強(qiáng)多元信息與DEM的集成和發(fā)展新的算法勢(shì)在必行。DEM應(yīng)用結(jié)果分析與評(píng)價(jià)應(yīng)用結(jié)果分析與評(píng)價(jià)造成模擬河網(wǎng)與實(shí)際河網(wǎng)偏差的原因主要有三點(diǎn):流向的誤差。僅僅用柵格水流的8個(gè)方向來表示實(shí)際中無數(shù)的流向，這導(dǎo)致了地形中實(shí)際流路信息的丟失。缺少湖泊與洼地的信息填洼算法的影響 一是數(shù)

44、字高程模型作為一種數(shù)據(jù)源，其本身能夠在多大程度上反映湖泊和水庫(kù)的信息。 二是數(shù)字地形在多大程度上反映湖泊、水庫(kù)信息，閉合洼地和平坦區(qū)域在多大程度上代表真實(shí)地表形態(tài)均與數(shù)字地形數(shù)據(jù)的比例尺有關(guān)。 三是如果在建立數(shù)字地形時(shí)沒有采用湖泊、水庫(kù)的水下地形信息，那么數(shù)字高程模型就不可能包含湖泊、水庫(kù)的信息。 四是在河道寬度比一個(gè)網(wǎng)格單元寬的情況下，用D8方法不能將一個(gè)單元的上游區(qū)與它相鄰的單元分開，因此需要多元信息的參考和輔助。缺少湖泊和洼地信息的分析缺少湖泊和洼地信息的分析填洼算法的影響分析填洼算法的影響分析 大多數(shù)填洼方法在對(duì)洼地處理后會(huì)擴(kuò)大平坦區(qū)的范圍，在確定性最陡坡度法和多向流法分配下，使得水流

45、流向偽河道網(wǎng)格，這是模擬河網(wǎng)偏離真實(shí)河網(wǎng)的主要原因。 在基本填洼方法下，洼地網(wǎng)格及其周圍網(wǎng)格的高程在算法執(zhí)行時(shí)被循環(huán)抬升和改變多次，使得原始洼地和平坦區(qū)單元高程具有規(guī)律可尋的DEM數(shù)據(jù)特征，于是產(chǎn)生了平行和平直偽河道，偽河道有四種：四種偽河道四種偽河道第一種偽河道：垂直型的偽河道第一種偽河道：垂直型的偽河道第二種偽河道：平直型的偽河道第二種偽河道：平直型的偽河道第三種偽河道：東偏北第三種偽河道：東偏北450的偽河道的偽河道第四種偽河道：西偏北第四種偽河道：西偏北450的偽河道的偽河道對(duì)偽河道出現(xiàn)的討論對(duì)偽河道出現(xiàn)的討論 可以看出，每種偽河道對(duì)應(yīng)一種特定的具有明顯規(guī)律可尋的DEM數(shù)字特征。水平偽

46、河道的數(shù)字特征說明，多個(gè)平行橫向網(wǎng)格層的水流傳遞將會(huì)形成水平的平行偽河道，因?yàn)樵诖_定性最陡坡度法分配下，每一個(gè)網(wǎng)格的水流只能傳遞給它正上方或正下方一個(gè)網(wǎng)格，使得最低層網(wǎng)格的集水面積迅速累積，在給定某河道臨界支撐面積下，最低層水平網(wǎng)格形成了水平的偽河道。 還可看出，水平平行的偽河道數(shù)目隨著河道臨界支撐面積的降低而增加，隨著河道臨界支撐面積的增加而減少，這解釋了選擇較大河道臨界支撐面積后，提取的模擬河網(wǎng)更接近真實(shí)河網(wǎng)的緣故。 填洼算法評(píng)價(jià)與總結(jié)填洼算法評(píng)價(jià)與總結(jié) 一：與多流向法相比，確實(shí)性最陡坡度法加劇了某網(wǎng)格層水流集水面積的累積。因此，尋求合適的流量分配方法來緩解平坦區(qū)網(wǎng)格水流的累積是消除平行偽

47、河道的關(guān)鍵 。二：評(píng)價(jià)填洼方法是否有效，一看模擬河網(wǎng)多大程度上接近真實(shí)河網(wǎng)，二是看填洼方法能多大程度保留原平坦區(qū)面積，因此，在保證洼地流量在洼地出口達(dá)到平衡的條件下（總流量沒有增加或減少），平坦區(qū)網(wǎng)格單元內(nèi)的水流運(yùn)動(dòng)方式已不重要。 結(jié)果分析結(jié)果分析 數(shù)字河網(wǎng)中的平行和平直河道往往出現(xiàn)在平坦區(qū)域中。考慮湖泊信息后的模擬河網(wǎng)能避免以往方法中在湖泊和水庫(kù)區(qū)域出現(xiàn)平行和平直河道。改進(jìn)后的裂開算法較原算法簡(jiǎn)單。 考慮湖泊和水庫(kù)DEM特征后的模擬河網(wǎng)和真實(shí)河網(wǎng)符合較好。但是應(yīng)該看到, 本文分析得出的湖泊和水庫(kù)DEM數(shù)據(jù)特征也可能并非真實(shí)湖泊和水庫(kù)。怎樣在水系提取前和提取后區(qū)別真假水庫(kù)和湖泊,是個(gè)有待進(jìn)一步

48、研究的問題。應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例3旬河流域面積為6448，流域出口在陜西省旬陽縣向家坪，其經(jīng)緯度是東經(jīng)1091639.99，北緯325137.81。流域內(nèi)最高海拔約為2928，最低約為300。數(shù)字高程模型的柵格是正方形，大小按弧度為3，約合93。共有約75萬個(gè)網(wǎng)格覆蓋整個(gè)旬河流域。 旬河流域地形圖 Elevation2928m 200m旬河流域數(shù)字河網(wǎng)及Strahler河道分級(jí)結(jié)果 1 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 12 21 11 13 31 11 11 11 11 11 11 11 11 11 13 31 11 11 11 12 21 11 11 11 11 11 11 13 31 14 44 41 11 11 11 11 11 11 12 21 11 11 11 13 31 13 31 11 11 14 41 11 11 1常用軟件工具簡(jiǎn)介1. ARCGIS 的水文分析模塊，是美國(guó)環(huán)境系統(tǒng)研究所公司（ESRI ）為ARCGIS 推出的一個(gè)水