DEM在小流域土壤含水量空间立地分布模拟中的应用

应用遥感和地理信息系统技术，构建泥河沟流域数字高程模型(DEM)．结合该流域不同立地条件土壤含水量实测资料，实现流域内土壤含水量空间立地因子分布规律的模拟，对DEM在小流域土壤含水量空间立地分布模拟中的应用进行了初步研究。     

SRTM与地形图生成DEM的地形表达能力对比

数字高程模型是进行地学研究的重要基础数据,SRTM数据是公众可以免费获取的精度达90 m的DEM数据.在ARCGIS软件的支持下,选取典型试验样区,利用1:5万和1:10万地形图建立的DEM和1:25万TINDEM与SRTM数据进行分析,提取坡度和坡长等地形因子,得出SRTM对地形的表达能力.结果认为,SRTM数据在地形表述能力上仍远不如1:5万的地形图,甚至还不如1:10万地形图的地形表达能力,但是明显优于1:25万TINDEM的地形表达能力.     

基于DEM的流域降雨径流模拟研究--以三峡库区晏家河小流域为例

DEM是目前用于流域地形分析的主要数据,在流域地形分析及水系构建等方面形成了比较成熟的算法。基于DEM的水文模拟技术的应用给传统的水文模拟方法带来了根本性的变化。以三峡库区晏家河小流域为例,应用最新引进的WMS专业水文处理软件,结合Arc/Info,ArcView地理信息系统工具,在1∶1万DEM基础上生成河网水系,确定流域边界并进行子流域的划分。在生成数字流域的基础上,采用WMS嵌入的HEC-1模型进行降雨径流模拟研究。     

改进型TOPMODEL在不同尺度和气候条件流域上的适用性研究

在阐述TOPMODEL基本原理的基础上,针对现行TOPMODEI．地形指数计算方法、产流机制、汇流方式3个方面进行了改进,并将改进后的模型在小尺度湿润的子午河流域和中尺度半干旱的马莲河流域进行了模拟测试。在模拟过程中,定量分析了模型模拟的各个水文过程变量,探讨和揭示了该模型在不同尺度和不同气候条件流域上的适用能力。研究结果表明,改进后的TOPMODEL能够准确地表达实际流域关键地形参数的空间分布特征,客观地描述流域水文过程的内在机理。该模型在小尺度湿润流域测试效果较好,在中尺度半干旱流域虽然精度相对较低,但仍然能够模拟和解译大部分的水文机制。     

宁南山区雨水集蓄利用模式与技术集成研究

在GIS技术的支持下应用SCS模型，以黄河下游支流洛河卢氏水文站以上流域为研究区，基于1：250000DEM和1：1000000DEM对1992—2000年的流域径流量进行了模拟，研究了径流模拟对DEM分辨率的敏感性，结果表明1：250000DEM的模拟值比1：1000000DEM为高。由不同分辨率的DEM得到流域面积、河网结构、高程等空间参数相差较小，而坡度相关的变化较大。根据SCS模型敏感参数Cn，从坡度参数变化角度分析了不同分辨率的DEM对流域径流量影响。     

TOPMODEL地形指数的计算

地形指数是TOPMODEL(topography index,也称湿润指数,wetness index)中一个重要的输入参数,它把流域饱和缺水量,变动产流面积的概念紧密联系起来。根据定义介绍了它的计算方法,解决了坡度为零的栅格的处理以及河道造成的地形指数值偏大的问题。并以两河口流域(2818km~2)分辨率为60m的数字高程模型栅格网为例生成地形指数,配合相应的气象数据和水文资料,在TOPMODEL中进行了径流日模拟,效率在70%左右。     

空间数据对分布式水文模型SWAT流域水文模拟精度的影响

分布式水文模型的模拟精度受空间参数精度的影响.提升空间参数精度能较为精准描述流域空间特征,也会使空间数据量冗增,甚至影响模型运行效率.以分布式水文模型SWAT为例,分析DEM、子流域划分、土地利用、土壤、降水站点等空间数据精度对模型模拟精度的影响.结果表明:1)对不同对象(流量、泥沙、营养元素等)进行模拟时,大多数空间数据分辨率阈值不同,分辨率超出阈值可能降低模型模拟的精度;2)DEM分辨率降低,泥沙和总磷(TP)模拟结果的相对误差明显增加,而流量和硝态氮(NO3-N)模拟结果变化极小;3)DEM分辨率达到一定精度后,进一步提高并不会使地表径流模拟精度得到改善,低分辨率DEM获得的坡度较小,这会降低模型对流量的模拟,模拟的洪峰径流产生滞后现象;4)子流域划分对流域产流模拟影响较小,而对产沙模拟影响较大.子流域和水文响应单元的划分数量对流域上游产沙量影响较大,而对流域出口处泥沙荷载影响较小;5)土地利用和土壤图精度主要通过影响模型中HRU生成的数量而影响模拟结果;6)地表径流模拟上,能够体现对地表径流贡献较大的局地降水事件的分布式的降水数据要比利用气象站点获得的降水数据模拟结果的精度要高.研究结果可以为今后模型开发、利用、改进提供参考,提高模型模拟的精度.     

DEM分辨率对产流产沙模拟影响研究

地形状况决定流域基本特征,因此在进行流域水文过程模拟时,DEM分辨率会影响流域特征参数的提取,进而影响模拟结果。在研究流域模拟过程中DEM分辨率对流域参数提取及产流产沙模拟的影响,选择黄河下游支流洛河卢氏水文站以上流域为研究区,采用Resizecell技术对1:25万DEM图进行单元栅格处理,分别生成100m×100m、200m×200m、300m×300m和400m×400m四种不同分辨率的DEM图;分别模拟四种情况下1997～1999年流域的产流量与产沙量,进而分析DEM分辨率对模拟结果的影响。研究表明:DEM分辨率对亚流域的面积或个数的提取影响不大,但对坡度值的提取影响较大。其中,400m×400m的DEM与100m×100m的DEM相比,1997～1999年产流模拟结果分别相差9.12%、9.71%、19.52%,产沙量模拟结果分别相差42.25%、43.56%、49.70%。因此,在进行流域产流、产沙模拟时,应进行坡度订正。     

基于DEM的马莲河流域数字地形分析

研究基于DEM的数字地形分析可以为各个领域提供地形分析的基础理论及实现手段。DEM水平分辨率作为重要的尺度参数,是确定地形参数和应用尺度的重要指标。选取陇东黄土高原地区的马莲河流域作为研究对象,应用美国ESRI公司开发的ArcGIS地理信息系统软件,基于数字高程模型进行流域地形特征的提取与分析。研究提取流域的基本地形特征如坡度和坡向,提取流域水系,划分了小流域。通过分析比较,得出DEM水平分辨率对提取的地形特征及水文特征的影响,为马莲河流域的数字地形分析提供了理论依据。     

黄土高原沟壑区典型小流域高精度DEM制作及其应用研究

高精度数字高程模型(DEM)是水土流失规律研究与流域地形空间分析中重要的空间数据。以黄土高原沟壑区的南小河沟流域为例,以1：1万地形图为数据源,探讨了在Arcgis和ArcView地理信息平台下,生成高精度DEM及提取流域土壤侵蚀指标的步骤和方法。结果表明,提取的地形信息能准确地反映该区域地形起伏变化与破碎状况,满足当前“数字流域”建设的需要。     

从GTOPO30到SRTM DEM精度研究——以西藏为例

地形数据对于我们了解全球气候变化、土地构成、大气变化，开展区域水土流失研究非常重要。最近，NASA发布了覆盖全球80％陆地面积的90m分辨率的SRTMDEM数据。在SRTMDEM之前，可以免费获得的精度最高的全球DEM数据是GTOPO30（1km）。由于SRTMDEM数据发布不久，对其实际精度缺乏客观了解，因此有必要对其精度开展研究。以广泛应用的GTOPO30为比较对象，对2种DEM的标称精度、生产方法作了介绍，并以西藏地区为例，利用图形和统计方法，分析、比较了2种DEM数据在1km分辨率下的精度。总的来说，SRTMDEM精度高于GTOPO30，研究对于SRTMDEM在其它地区的应用具有重要参考价值。     

半分布水文模式TOPMODEL之应用

TOPMODEL（Topography MODEL）为一半分布水文模式，是由英国兹里大学的Beven及Kirkby于1979年所发展，可以数学方式表示水文循环过程的模式，其概念简单、参数少、操作方便，近年来模式不断修正改进，更可与数值高程模型与地理资讯系统相配合，因此已受到国内外学者的青睐而广泛使用。TOPMODEL的...     

青藏高原地区3种全球DEM精度对不同地形因子的响应

[目的]探究青藏高原地区3种全球DEM精度对不同地形因子的响应,以便对全球DEM在各领域应用研究提供支撑。[方法]以青藏高原地区作为研究区,以ICESAT/GLAS的GLAH14高程数据作为高程参考数据,研究SRTM DEM,ASTER GDEM和HydroSHEDS DEM的精度对坡度、坡向以及地形粗糙度等地形因子的响应规律。[结果]总体上,SRTM DEM精度最高,HydroSHEDS DEM精度最低。不同地形因子对3种DEM精度均有不同影响。DEM误差随着坡向分布呈不同的态势。其中SRTM DEM正负测量偏离值点分别集中在南坡向和西北坡方向;ASTER GDEM正负测量偏离值点分别集中西北坡向和东南坡向;HydroSHEDS DEM正负测量偏离值点分别集中在东坡向和西南坡向。3种DEM精度与地形粗糙度均呈现较为明显的二次多项式关系。[结论]在青藏高原地区,3种DEM精度均与地形要素有着不同程度相关性,SRTM DEM精度最优且受地形要素影响程度小,HydroSHEDS DEM精度最差,受到地形要素的影响程度最大。     

不同地形复杂度下的水文尺度效应研究

分布式水文模型都建立在基于DEM的地形分析基础上,因而DEM分辨率对径流模拟的影响十分显著。以资水流域的新宁站集水区为研究对象,计算了该区域地形复杂度指数空间分布,分析了降雨和地形空间变化的相互作用对不同DEM分辨率下水文模拟的影响。结果表明,DEM分辨率对流量过程的影响取决于暴雨中心所在地区的地形复杂程度。当暴雨中心所在的区域地形变化剧烈,复杂程度较高时,此时DEM空间分辨率对径流模拟的影响十分明显,不同DEM分辨率下的洪水过程模拟精度差异显著;若暴雨中心所在的区域地形变化一致或比较平坦时,此时径流模拟精度对DEM分辨率的变化不敏感。以上结论对于进一步解决水文过程中的尺度问题提供了理论分析基础。     

DEM水平分辨率对流域特征提取的影响分析

在基于数字高程模型（DEM）的流域地形分析中,栅格DEM的分辨率对分析结果具有很大的影响。以舒城县内面积为7.9 km²的龙潭小流域作为研究区域,分别对分辨率为5 m×;5 m～50 m×;50 m的10幅DEM数据进行流域特征提取和分析,计算地形指数并分析其分布特征。研究表明:在小流域尺度上,DEM分辨率的变化对流域面积、最长河道长度等参数影响不大,对河道总长度、河网密度及平均坡度等参数有较大影响,对流域特征的提取影响规律为DEM分辨率越低,提取的流域特征越粗糙;且分辨率低于15 m的DEM计算出的地形指数值较为离散、概率分布曲线形状较之5 m分辨率DEM的地形指数概率分布曲线有明显不同,表明分辨率低于15 m的DEM对小流域水文地形信息的反映较差,为小流域尺度水文模型DEM数据适宜分辨率选取提供一定的理论依据。     

三峡库区张家冲小流域降雨-径流模拟

以三峡库区的张家冲小流域为例,对降雨—径流过程进行模拟,以期为库区小流域水土流失和非点源污染过程研究提供借鉴,并为控制三峡库区的水土流失和非点源污染,保障库区的水资源安全,缓解日趋严重的环境压力提供科学支撑。首先以研究区的水文、气温观测资料以及数字高程模型为基础,利用半分布式水文模型TOPMODEL模型对日径流进行模拟,选用Nash—Sutcliffe效率系数、均方根误差RMSE以及相关系数r作为目标函数。模拟结果表明,研究区径流的模拟值与实测值变化趋势较为一致;丰水期的模拟精度和拟合效果都优于枯水期,且差异较大;依据《水文情报预报规范》SL250—2000,确定该区丰水期的模拟精度为丙级,枯水期在丙级以下。研究发现,TOPMODEL比较适用研究区丰水期的日径流模拟,不适用于枯水期的日径流模拟。     

不同比例尺数字高程模型在水土保持信息提取中的应用分析

在ARCGIS软件支持下 ,基于不同比例尺的DEM提取坡度信息 ,与土地利用类型、植被覆盖度和土壤侵蚀强度等专题信息叠置 ,提取水土保持专题信息 ,并对提取结果进行应用分析。研究结果表明 ,1∶1万比例尺的DEM可在小流域规划设计、水土流失监测、信息系统建设等工作中应用 ,1∶5万比例尺的DEM可用在重点支流、重点治理区 (片 )等尺度上的三维可视化系统建立、水土保持规划等 ,1∶2 5万比例尺的DEM只能在较大区域中进行宏观信息提取时使用。     

黄土区小流域土壤侵蚀系统模拟的研究

中国黄土高原是世界上水土流失最严重的地区之一 ,土壤侵蚀量是正确评价综合治理的一个重要指标。本文对黄土区小流域土壤侵蚀系统进行计算机模拟 ,它是在与地理信息系统支持平台松散耦合的基础上 ,利用DEM提供地形特征的功能 ,运用水文模型进行流域径流水文分析 ,并在此基础之上 ,结合通用水土流失方程式的侵蚀泥沙模型及其沿程传递模型 ,建立了分布型小流域土壤侵蚀模拟模型 ,用它可以计算不同时间和空间的土壤侵蚀量。最后将研究成果应用于试验流域——宁夏西吉县黄家二岔小流域 ,经过验证 ,具有一定的可靠性 ,可以用于黄土区流域的土壤侵蚀量的模拟运算 ,这将进一步提高小流域综合治理的水平。     

SCS模型在泥石流多发区降雨—径流模拟中的应用——以云南省蒋家沟流域为例

基于云南省蒋家沟流域的DEM,根据流域地貌,利用地理信息系统软件划分流域子单元,在此基础上利用蒋家沟土地利用类型、土壤类型等地理信息数据和流域水文、气象资料,根据SCS模型CN值标准表,提出适合各子流域产流计算的CN值,绘制出了蒋家沟流域次降雨的CN值分布图,进而应用SCS产流模型和等流时线法对云南省蒋家沟流域的降雨一径流过程进行了模拟.模拟结果表明,与有限的实测资料相比较,模型的模拟精度在90%以上,模拟结果较为满意,说明基于CN值的SCS模型可以应用于蒋家沟流域,同时模拟的径流过程可以弥补实测资料的不足,为蒋家沟流域分布式水文模型的建立提供理论依据和研究方法.