流域模拟模型与GIS集成研究现状与展望

综述了流域模拟模型的现状和发展.从数据集成的角度,把流域模拟模型与地理信息系统集成方法归纳为互连式、共连式、流域模拟模型嵌入GIS和GIS嵌入流域模拟模型四种类型,讨论了各类集成方法的技术特点、应用和优缺点;并从数据、GIS技术、流域模拟模型和研究人员四个方面分析了流域模拟模型与GIS集成存在的问题;最后指出基于数字流域的综合集成方式将是流域模拟模型与GIS集成的发展方向.     

“数字流域”构架及其关键技术

"数字流域"是指对以流域为对象的全流域信息、信息操纵主体及其行为的数字表述,它是对流域过去的再现,对流域现在的数字再现和优化,以及对流域未来的预测。"数字流域"总体框架包含信息基础设施、应用服务层、应用系统层和保障体系等内容。此外,还重点探讨了"数字流域"建设的部分关键技术。     

基于GIS的泥石流发生域危险性评价——以大寨沟流域为例

以大寨沟流域为例,在GIS技术支持下,通过计算机对空间数据获取、处理和分析,建立了该流域的泥石流发生域危险性评价基本数据库。再通过合理选取评价指标、建立指标权重体系、计算综合评价值等一系列程序,建立了泥石流发生域危险性评价的数字环境模型,绘制了大寨沟流域泥石流发生域危险性等级评价图。在GIS技术支持下,实现了大寨沟流域泥石流发生域的危险程度评价,为白鹤滩水电站的顺利建设打下了基础。     

岔巴沟流域三维地貌多重分形特征量化

流域三维地貌形态的科学量化研究是地貌学研究和流域土壤侵蚀模型研究中的热点问题之一。该文针对流域三维地貌所具有的明显各向异性和三维立体特征,根据多重分形理论,构建了基于GIS的流域三维地貌多重分形计算模型及其实现方法;并以此为基础,结合流域数字高程模型(DEM),计算分析了岔巴沟5个研究子流域的三维地貌多重分形谱及其主要参数,探讨了流域三维地貌多重分形特征及其流域地貌表征意义。研究结果表明,该文建立的基于GIS的流域三维地貌多重分形计算模型可实现流域三维地貌多重分形谱及其特征参数的直接量化;岔巴沟5个研究子流域的三维地貌具有显著的多重分形特征;流域三维地貌多重分形谱及其主要参数可以更加敏感、更加全面地对流域三维地貌的总体特征进行描述,能够分层次地刻画流域内部的精细结构,从而更加突出地表现异常局部地貌变化特征。该文研究成果为流域三维地貌复杂形态的科学准确量化研究提供了一种新思路和新方法。     

定西市水土保持监测系统的构想

在国家"九五"项目支持下,结合辽宁省两次遥感侵蚀调查工作和松辽中下流域水资源调查评价工作,在遥感技术和GIS的支持下,运用GIS空间分析方法,分析了辽河中下游流域土壤侵蚀变化规律。     

遥感、GIS辅助下流域空间离散化方法研究

以江西兴国潋水河流域为研究区 ,设计了流域—子流域—水文响应单元的空间离散方案和实现步骤。在遥感、GIS技术支持下 ,应用了基于栅格的数字高程模型 (DEM)的流域水文建模方法 ,进行了流域河网的自动生成 ,子流域的自动划分以及流域边界生成研究 ,根据流域地形特征将整个流域分割成多个子流域。在分割出的每个子流域内部 ,通过数字土壤图和土地利用图的叠加统计分析生成单一土地利用类型和土壤类型组合的水文响应单元 ,将研究区离散成为 6 2个子流域 ,399个水文响应单元 ,实现了分布式流域建模的空间离散化 ,在这个过程中 ,研究解决了平坦区河网精确生成和流域边界的误差改正等技术难题。     

基于GIS和DEM下的WEPP模型对水蚀的评价

基于地理信息系统 (GIS)和数字高程模型 (DEM)下的水蚀预测模型 (WEPP)对小流域水蚀的评价有 3种不同的应用方法。 1)手工法 :是WEPP流域模型的典型应用 ,其仅借助GIS构建必需的输入文件。 2 )坡面法 :是从DEM获取坡面和沟道后 ,自动应用WEPP。 3)流径法 :是在小流域内所有可能流径上利用WEPP模型预测。这 3种方法应用于 6个研究流域 (P1、P2 、WC1、WC2 、WC3 、W1)。对各种方法和各个流域的径流量、泥沙流失量进行统计分析 ,逐次比较预测的和实测的流域出口处径流量及泥沙流失量。结果表明对各个流域 ,坡面法不亚于手工法。针对坡面侵蚀 ,流径法与其他两种方法具有统计可比性。分析结果表明 ,对于一个简单的流域来说 ,只要有精确的DEM和有效的输入数据 ,坡面法将使WEPP流域模型应用更方便。     

基于河流网络结构和NDVI集成的流域植被变化研究--以旬河流域为例

利用GIS模拟旬河流域河流网络结构，根据河流网络结构建立缓冲区，分别研究了不同等级河流缓冲区内，1997年和2004年相同时段NDVI值的分布特征，分析了河流等级与其缓冲区内NDVI值的关系。结果发现，利用GIS模拟的山地数字河网能够很好地与真实河网吻合；河流等级与其缓冲区内的NDVI值存在负相关关系；2004年河网缓冲区内NDVI值分布较1997年好，说明近几年旬河流域生态建设成效显著。     

以3S技术为平台的河流自然环境调查

遥感系统 (RS)、地理信息系统 (GIS)、全球定位系统 (GPS) (简称 3S)的集成应用 ,作为大面积宏观资源调查的重要手段 ,可以快速准确地查清河流的分布状况、自然特征和动态变化 ,以及河流流域中的环境资源状况。同时可以定量分析流域的自然环境和资源状况。以 3S为平台 ,采取人机交互判读的数字作业方式 ,对促进河流数字化、智能化管理 ,建立全省及各市县、流域水系等不同层次的河流管理信息数据库 ,提供了强大的工具。     

基于“3S”技术的可渡河流域水土流失监测研究

采用基于"3S"技术的水土流失遥感监测方法,以GIS软件为平台,实现了在GIS平台上"3S"的集成。本次遥感监测研究了可渡河流域的土壤侵蚀的详细情况,分析了土地利用、植被覆盖和坡度因子与土壤侵蚀之间的关系,获得了该区域土壤侵蚀的动态变化信息,为水土流失治理、生态环境建设提供了决策依据。     

基于4D技术构建数字流域框架的研究与实践

建设数字流域首先要确定流域空间数据框架的结构及其构建方法,以确保数字流域包含充分且易于加工的空间信息,4D技术是以产品显示其优势的,以4D产品作为基础框架建设数字流域在黄土高原小流域已被推广应用。阐述了4D产品在数字流域中的作用,应用适宜于小流域的4D技术体系创建数字流域的技术流程及其精度和效率的影响因素;探讨了应用4D技术建设数字流域空间数据框架的可行性和实践意义。     

基于3S技术的大凌河流域水土保持管理信息系统建设

 为提高大凌河流域水土流失综合防治技术水平,在水土保持信息资料收集与抽样实地调查的基础上,应用RS、GPS与GIS技术,构建大凌河流域水土保持管理信息系统。该系统不仅利用了RS技术信息丰富、宏观性强等特性,还充分发挥了GIS具有的强大空间分析和管理功能。通过高效科学的管理决策过程,为水土保持监测工作的开展奠定了扎实的数据信息基础和更新方法基础,实现全流域水土保持信息资源共享及动态更新、动态管理和动态监督,从而使辽西大凌河流域水土保持管理实现了信息化、自动化、智能化和高效化。     

论数字生态体系建设工程

数字生态体系建设,是应用全数字摄影测量、遥测、遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)等现代化手段及传统手段相结合,对流域或区域的自然、地理、气候、生物、经济、社会、人口、资源、产业等要素进行基础数据采集。然后应用生态学原理,按照生态平衡规律的要求和准则,进行生态体系建设模拟分析和研究,建立最佳的“数字生态体系”模型,并在可视的条件下,为用户提供决策的数字支持和理论依据,提高生态体系建设的科学性、合理性和可行性。     

基于CSLE和高分辨率航空影像的孤山川流域土壤侵蚀定量评价

20世纪80年代起,GIS技术开始应用于我国水土保持领域。该文是在GIS和RS的支持下,利用孤山川流域2012年9月高分辨率（0.38 m）航空影像、流域周边200 km范围内13个雨量站62 a的降雨数据、DEM（5 m）、以及土壤类型图等数据,结合孤山川流域特征,运用CSLE模型对黄土高原孤山川流域土壤侵蚀进行了定量研究和土壤侵蚀强度分级,并对侵蚀结果进行空间分析。结果表明:孤山川流域年侵蚀总量为274.89万t,年均侵蚀模数为2 161.06 t/（km²·a）,其中由微度到剧烈侵蚀的面积比例依次递减;随着植被覆盖度的降低以及坡度的增加,其侵蚀程度越来越严重;另外土地类型为裸地、荒草地等的水土保持效益较差,其侵蚀程度明显高于流域年均侵蚀。     

小流域生态安全景观指标的提取方法研究

景观指标是生态安全指标的重要组成部分,以小流域为单元的生态安全景观指标体系的构建以及指标提取方法是区域生态安全评价的基础。基于GIS、景观结构分析软件fragstats,制作了小流域土地覆盖景观图。基于数字地形技术实现了小流域的划分,提取了秦皇岛市84个小流域的生态安全景观指标。对小流域土地覆盖景观制图、小流域生态安全评价景观指标体系的构建和提取方法进行了探索。     

3S技术在王家沟流域沟道侵蚀研究中的应用

采用王家沟流域原有的等高线地形图,运用Arc GIS 10.2软件,对地形图矢量化,构建不规则三角网(TIN),转栅格得到数字地形模型(DEM)。将卫星遥感影像数据使用该软件进行定义投影、地理配准和掩膜提取等处理,进而与数字地形模型(DEM)叠加,并利用ERDAS IMAGINE软件对遥感影像数据进行解译处理,获得土地利用现状图和沟道分布图。进而使用Arc Scene模块的3D分析工具,建立主要影响沟道土壤侵蚀因子的矢量图形库。最终将影响因子叠加分析,揭示流域沟道土壤侵蚀情况与各影响因子之间的关联,可为研究制定水土流失防治措施提供准确依据。     

基于ArcPy的河南省小流域划分辅助工具集设计与实现

小流域划分过程中河流沟道和微流域提取、面积控制、属性批量赋值计算及质量检查都需要GIS工具的深度参与，现有GIS软件无法直接满足小流域划分过程中批量化、流程化的需求。基于ArcPy设计并开发了河南省小流域划分辅助工具集，有针对性地实现流程化的沟道及微流域提取、小流域属性赋值计算、质量检查等功能。该工具集算法合理、操作便捷，在河南省小流域划分工作中发挥了提质增效的作用。     

水土保持智慧监管平台——需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力

<正>为响应新阶段水利高质量发展要求,遵循水利部水保数据标准规范,以实现水土保持"四预"为目的,基于"3S"、三维、数字孪生等空间技术,以及云计算、大数据、人工智能、移动互联、无人机等新一代信息技术,构建涵盖生产建设活动监督、水土流失综合治理、水土保持监测管理、智慧决策与应用、行业宣传服务等全业务的一体化水土保持智慧监管平台,定向支撑流域、省、市、县各级用户。     

白龙江流域地势起伏度与微观地形因子之间的关系探讨

基于SRTM-DEM数据,以青藏高原东缘白龙江流域33个子流域为例,利用Arc GIS的邻域分析及均值变点分析方法确定了白龙江流域地势起伏度提取的最佳分析窗口面积,并分析了子流域地势起伏度与坡度、坡度变率、高差等微观地形因子之间的关系,结果表明:白龙江流域地势起伏度的最佳分析窗口面积为2.340 9 km2;白龙江不同子流域的地势起伏度可依据流域高差、平均坡度、平均坡度变率等微观地形因子建立相应的计算模型。     

基于GIS的石羊河流域地下水位变化情况分析

水资源管理研究与各水文要素的空间运动密切相关,GIS由于其强大的空间分析功能近年来被广泛运用于水文信息的空间分析研究中。基于GIS平台,利用自动化测报系统收集的实时数据,可实现对监测区域内水文空间信息的实时分析,有效解决人工分析不及时、繁琐费力、展现不直观等问题。基于Arc GIS软件平台,利用石羊河流域水资源调度管理信息系统采集的实时数据,通过反距离加权插值法对石羊河流域地下水埋深进行插值分析,绘制石羊河流域地下水埋深等值线图,实现了石羊河流域地下水位变化情况的直观展现。