分布式水文-土壤-植被模型与GIS集成研究

基于ESRI最新推出的ArcObjects对象库，研究了分布式水文-土壤-植被模型（DHSVM）与GIS的集成。分析了DHSVM模型与GIS的集成方式．并以嵌入式集成方法建立了DHSVM模型与GIS的无缝集成系统。在洛河卢氏水文站以上流域实施案例研究，结果表明集成系统在模型参数自动获取、数据管理、过程可视化和空间分析等方面强化了DHSVM模型的功能，为流域陆面水文过程模拟提供了有力的支撑。     

基于空间数据库和GIS的SPAC系统水分运动模型

农田SPAC系统水分空间变异通常较大,一维模型无法反应区域农田水分的运动和空间分布.该研究以空间数据库和组件式GIS为基础,结合适于北方平原农田水文过程的机理公式,开发出可以在ArcMAP(ESRITM)中加载的区域SPAC系统水分运动模拟工具,该工具结合GIS空间分析功能、空间数据库管理和水文过程数值模拟于一体,可以模拟计算SPAC系统水分的时空分布和运动,并提供二维或三维的输出结果.模型由多个数据处理和过程计算子模块组成,可模拟SPAC系统内土壤水分动态和蒸散量.验证表明,区域土壤水分模拟绝对误差在0.05(即体积含水量相差5%)以下的栅格点数达到总计算区域栅格数的95.61%;蒸散量验证显示,玉米生长季平均绝对误差为0.15 mm,平均相对误差为3.1%;小麦生长季平均绝对误差为0.13 mm,平均相对误差为5%.     

水文过程及模型研究主要进展

揭示水文过程,发展水文模型不仅在暴雨洪水预报及坝库工程设计等方面具有重要作用,而且也是研发土壤侵蚀物理模型必须的基础性工作。从入渗、产流和汇流等水文物理过程出发,综述了国内外水文过程与水文模型的主要进展,并指出,建立基于GIS的分布式水文过程模型是水文模型研究的趋势。     

GIS平台构建在黄河流域水循环研究中的应用

探讨了GIS在水文学研究中的一般模式,在构建黄河流域水循环GIS平台时采用GIS与水文模型松散结合方式,基于VisualBasic可视化开发语言,以地理信息系统组件为基本单元,构建了用于存储和管理黄河流域水循环空间和属性数据的平台,并将所涉及到的各类数据统一坐标、统一格式、统一编码储存到平台中,为黄河流域水循环要素分析和水文过程研究提供数据支持。     

地理信息系统在流域生态水文过程模拟研究中的应用

生态水文学是研究生态格局和生态过程变化水文学机制的科学。该学科的一个重要研究方向是探讨不同时空尺度上和一系列环境条件下的生态水文过程，包括生态水文物理过程、生态水文化学过程及其生态效应。这必然要求建立相关生态水文模型。生态水文过程影响因素众多．而且具有明显时间和空间变异性．需要多时相、多信息源的历史动态变化信息以及多方法和多学科的综合。目前．GIS在信息的动态获取、分析处理、可视化以及二次开发等方面的技术和方法取得了长足的进步，为实现生态水文过程研究提供了有力支持。     

生态水文过程模拟研究综述

生态水文过程模拟要求建立相应的模型,但我国生态水文研究尚处于初步阶段,多借鉴于其他学科的模型。目前,流域水文模型普遍被分为集总式模型(Lumped model)和分布式模型(Distributed model)两种类型。集总式参数模型没有考虑流域内部各地理因素的空间变化,一般采用优势、均值等方法来处理非线性自然过程,具有明显的缺陷。分布式参数模型考虑了自然过程及其影响因素的分布性,将区域或流域分成一些有一定的拓扑关系研究单元,假设这些单元内部是均一的,采用有限差、有限元等数值方法求解,具有较强的物理基础,是生态水文过程模拟模型的发展方向。而RS与GIS在模型中的广泛应用,则被认为是流域模型从集总式到分布式转化的桥梁。     

水文模型研究进展及发展方向

概述了水文模型的发展历程,着重对分布式水文模型等现状研究重点进行了介绍。通过对水文模型研究现状的分析,指出GIS、RS技术与水文模型研究有机结合、水文过程物理规律、水文尺度问题及水文模型与其他系统模型的耦合研究是今后水文模型研究的重要发展方向。     

区域土壤侵蚀模型参数选择

分布式水文模型相对与集总式水文模型，以其具有明确物理意义的参数结构和对空间分异性的全面反映，能更好地模拟真实的降水径流形成等水文过程。将区域尺度上的土壤水力侵蚀过程视为水文循环的一部分，基于对水土流失过程分析，考虑尺度问题的影响，对其中部分环节进行概化，借鉴前人对区域土壤侵蚀问题因子研究的成果，分析总结了建立基于GIS的区域尺度上分布式水蚀过程模型需要的参数，并讨论了参数的入选原则及其在模型中的应用方式。     

国内基于GIS的土地评价研究进展

在国内土地评价研究中,GIS的应用起步较晚但发展较快,迄今为止,GIS主要是为土地资源评价提供辅助服务.本文从土地评价的模型和方法入手,依据土地评价单元之间的相互影响和评价区域的单一性与否,将基于GIS的土地评价研究划分为单一区域非空间模型、单一区域空间模型以及多区域模型3类,其中GIS及其相关技术的应用能较好地体现土地评价单元之间静态或动态的影响.本文对这3类研究进行了较全面的阐述,是对近年来国内基于GIS的土地评价研究较系统的总结和归纳.     

基于GIS技术的土壤侵蚀模型发展现状综述

GIS技术在土壤侵蚀研究中具有空间数据管理、空间与网络分析、提取模型输入参数、栅格地图计算、图形展示等主要功能。介绍了国外基于GIS技术的经验性模型和物理概念性模型发展现状。探讨了基于GIS技术的土壤侵蚀模型的发展前景     

基于GIS的土壤侵蚀预测与评价研究进展

地理信息系统(GIS)以其在数据管理、空间分析及结果可视化等方面的优势,被广泛应用于不同空间尺度土壤侵蚀预测与评价。分别对GIS在小流域和区域尺度的土壤侵蚀预测与评价研究进行了评述,在土壤侵蚀预测与评价中,应建立一体化的GIS土壤侵蚀定量模型,并加强GIS在土壤侵蚀多空间尺度转换研究中的应用。     

GIS技术在非点源污染研究中的应用进展

GIS技术在非点源污染研究中日益得到重视和广泛应用,基于GIS技术的非点源污染模型应用研究已成为非点源污染研究的热点。阐述了GIS在非点源污染研究中应用的必要性,对GIS在非点源污染应用的三个层次即建立空间数据库、提取模型参数和与模型的集成应用进行了介绍,并对今后研究方向进行了探讨。     

土壤侵蚀模型研究进展

国内外土壤侵蚀模型的发展过程,可以大致划分为经验统计模型、物理过程模型与分布式模型三个阶段.就这三个阶段,介绍了国内外土壤侵蚀模型的研究成果.并将地理信息系统(GIS)在土壤侵蚀模型中的应用分为三类,一是以GIS为工具,利用GIS提取模型所需因子,然后按照模型要求利用GIS的图形运算和地图代数运算,最后得到计算结果.二是将GIS与土壤侵蚀模型作为两个不同的系统,考虑结合方法的问题.三是利用GIS开发新的模型或改善已有模型.     

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.     

基于GIS与RS小流域空间数据挖掘

针对小流域基础空间数据复杂多样,且难以管理等问题,选取河北省平泉县东北沟小流域为研究对象,运用GIS与RS技术,利用1:10 000比例尺、5 m分辨率的DEM与空间分辨率为0.61 m的Quiekbird影像,对水文、地形、土地利用等多种流域空间数据进行挖掘,并结合二者建立了小流域三维空间模型,同时创建了空间数据库对其进行统一高效管理.结果表明:GIS与RS技术能够为小流域数据空间获取,流域规划建设及管理提供高效的技术手段.     

诺敏河流域土地利用与覆被变化及其对水文过程的影响

流域土地利用/覆被变化及其水文效应是当前全球变化研究的重要内容.为正确认识大兴安岭森林采伐对水文过程的影响,以诺敏河流域为例,在遥感和地理信息系统技术支持下,结合地形图和卫星遥感影像数据,获取1954-2005年诺敏河流域5期土地利用/覆被数据,在GIS空间分析模块下分析诺敏河流域土地利用/覆被变化过程,并探讨土地利用/覆被变化对水文过程的影响.结果表明,近50 a诺敏河流域土地利用方式发生了明显变化,林地和草地分别减少1 940.1 km2和748.99 km2,与林草地的大面积减少相对应,耕地面积增加2 741.7 km2.自1998年实施大兴安岭天然林保护工程以后,林地采伐和耕地开垦速率明显降低;土地利用/覆被变化影响年径流量,林地大规模减少、耕地明显增加的后期土地利用较前期径流量有所增加,且随着降雨的增多,土地利用变化对径流的影响效应随之增强.同一降雨条件下土地利用/覆被变化对径流的影响在生长季具有明显差异.     

基于径流模拟的分布式水文模型参数的空间响应研究

SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型是一个集成遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和数字高程模型（DEM）技术的基于水文过程的、具有较强物理机制的先进的分布式流域水文物理模型。为了进一步研究流域尺度内水文过程的时空变化规律,深入了解流域水文时空过程与气象、地-气界面条件及流域地貌特征间的关系,选取汉江上游马道流域,运用AVSWAT2000版模型进行1981-985年间的年、月径流模拟,以月径流模拟的N-S模型效率系数为主要指标,率定出月模拟效果最佳时（N-S模型效率系数达0.9427）的各参数值。在此基础上从马道出水站点沿主河道往上游再选取6个控制点,用前面率定好的参数来模拟各个控制点处的出口流量,并研究径流模拟的空间响应,提出归一化径流面积比指数。分析指出当蒸发量小于月平均降水量时,马道流域不同面积研究区的归一化径流面积比指数趋于稳定值,当蒸发量接近或者大于月平均降水量的时候,随着研究区面积由大到小的变化,归一化径流面积比指数波动加剧,研究区面积越小,归一化径流面积比指数值的偏移量越大。     

流域土地利用/覆被变化对水文过程的影响研究进展

随着全球变化研究的深入,土地利用/覆被变化(LUCC)与水文过程的相互作用成为全球生态与环境研究的热点和前沿问题.在阐述土地利用/覆被变化对水文过程影响特性的基础上,从LUCC对径流影响的研究成果、研究方法,以及模拟尺度等方面概述了LUCC对水文过程影响的研究进展.综合分析表明,由于区域气候和地理的差异性,以及研究尺度和方法的不同,特定流域上LUCC对水文过程影响的结论难以取得一致.需要考虑多方面因素,正确评价LUCC对水文过程的影响,加强生态环境效应研究,为流域土地利用规划和水资源的合理配置提供科学依据.     

海涂土地资源适宜性空间分析与优化开发模式研究

海涂是沿海地区重要的后备土地资源,适宜性评价与优化利用结构是科学开发海涂的前提.选取典型海涂围垦区,把GIS空间分析与数学规划模型结合起来,首先基于GIS空间分析技术,对海涂土地资源适宜性进行评价;然后针对研究区内的新围海涂,运用数学规划模型对其土地利用数量结构进行优化,优化结果中总土地开发利用系数为0.629,在开发投资效益最大化的基础上兼顾了海涂生态环境保护.结合海涂开发用地规划,提出土地利用结构的优化配置模式,实现海涂土地资源开发中定性分析、定位配置与定量优化的结合.     

GIS在土壤空间分析中的应用

本文对GIS在土壤空间分析中的应用流程作了探讨,包括土壤空间分析中所需数据的采集、空间分析与统计方法、查询与专题制图的制作等。以江苏省吴县市横泾镇为例,以最大收益为原则,采用GIS方法并结合有关模型计算出横泾镇最优的农业结构用地和可能的最大收益。本文给出的一种基于土壤空间分析和土地适应性评价方法,亦可为农业用地结构优化调整提供一些研究思路。