基于dem的流域特征提取綜述

《基于dem的流域特征提取綜述》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、第18卷第2期地球科學(xué)進(jìn)展Vol.18No.22003年4月ADVANCEINEARTHSCIENCESApr.，2003文章編號：1001-8166（2003）02-0251-06?基于DEM的流域特征提取綜述李麗，郝振純（河海大學(xué)水資源開發(fā)利用國家專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210098）摘要：回顧了自DEM出現(xiàn)以來它在流域特征提取方面的應(yīng)用和發(fā)展，論述和比較了提取流域特征的各種方法。包括確定流向的單流向法（D8法、Rho8法、Lea方法、DEMON法以及D∞法）和多流向法；提取河網(wǎng)的識別谷點(diǎn)法和基于流向提取河網(wǎng)的方法；提取河網(wǎng)過程中洼地和平原區(qū)的流向確定、河網(wǎng)提取的方法；劃分子流域和提取流

2、域邊界線的方法；計(jì)算分布式子流域特征的方法，其中重點(diǎn)論述了子流域長度和坡度的計(jì)算方法，以及提取控制點(diǎn)所控制的排水區(qū)的方法。關(guān)鍵詞：DEM；流域特征；河網(wǎng)中圖分類號：P333文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A［4］取。最先出現(xiàn)的提取流域特征的方法是1975年0引言Peuker等所用的基于谷點(diǎn)識別的方法［2］，但該法會20世紀(jì)50年代后期以來，DEM（DigitalEleva-生成許多不連續(xù)的河道片段，并會產(chǎn)生非單網(wǎng)格寬tionModel）在測繪、土木工程、地質(zhì)、礦山工程、景觀（用該方法提取的河網(wǎng)有可能在其垂直于水流方向［5］建筑、道路設(shè)計(jì)、防洪、農(nóng)業(yè)、規(guī)劃、軍事工程、飛行器上占有2個或2個以上的網(wǎng)格）的河網(wǎng)。

3、目前應(yīng)［1］［6］與戰(zhàn)場仿真等領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用。在水文模用最廣泛的方法仍然是1984年由Mark等提出的擬領(lǐng)域中，由DEM提取地形特征的研究在國外從提取流域特征的TOPAZ（TopographicPArameteriZa-20世紀(jì)60年代就開始了，其高峰出現(xiàn)在80～90年tion）方法，該方法中生成河網(wǎng)采用的是D8法［7］。代。而在國內(nèi)是從90年代才開始的，并且重點(diǎn)是對后來發(fā)展起來的流向判斷方法還有多流向法和Lea［8］國外軟件的應(yīng)用。在該領(lǐng)域中，80年代之前的研究方法等。是比較少的，研究范圍也僅限于分水線和山谷的識在提取單一信息的過程中有很多問題需要解［2］別和提取。而在80～90年

4、代取得了飛速的發(fā)展，決，例如流向的確定、不連續(xù)河道的連接、洼地和平相繼出現(xiàn)了各種提取河網(wǎng)、流域邊界以及劃分子流原區(qū)的處理等。而對于分布式流域特征的提取，主域的方法。近幾年來，其研究的重點(diǎn)又從提取單一要影響因素就是流域特征的物理概念和提取方法。地形特征（即流域中所有點(diǎn)的特征都是整個流域特對這些流域特征的提取方法，本文將作簡單的介紹征不可或缺的一部分，由它們組成的流域特征是唯和對比。一的），如河網(wǎng)、分水線等，轉(zhuǎn)到了分布式子流域特［3］1流向判斷征（distributedsubcatchmentproperties，即對于每個點(diǎn)，該特征的取值都不同，可以通過數(shù)據(jù)精簡模型流向判斷是建立在3×3的

5、DEM基礎(chǔ)上的，雖求取整個流域中最具代表性的值）的提取研究上，然進(jìn)行流向判斷的方法有單流向法和多流向法之如子流域長度、坡度、河網(wǎng)密度等的研究計(jì)算，其計(jì)分，但單流向法因其確定簡單、應(yīng)用方便而應(yīng)用最算方法也是各有千秋，但卻都有賴于單一信息的提廣，關(guān)于單流向的確定也出現(xiàn)了多種方法，在這方面?收稿日期：2002-05-13；修回日期：2002-10-10．基金項(xiàng)目：國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目“我國生存環(huán)境演變和北方干旱化趨勢研究”（編號：G199043400）資助.作者簡介：李麗（1978-），女，河南濟(jì)源人，碩士研究生，主要從事水文水資源研究.E-mail：llwjh＠163.com252地

6、球科學(xué)進(jìn)展第18卷有較多的參考文獻(xiàn)。向角，沿不同方向的直線片段所組成的路徑向下游流1.1單流向法出。這種算法模擬了沿水流路徑的每個網(wǎng)格周界上單流向法假定一個網(wǎng)格中的水流只從一個方向的水流流入和流出的點(diǎn)。用該法可以進(jìn)行連續(xù)的流流出網(wǎng)格，然后根據(jù)網(wǎng)格高程判斷水流方向，再由得向判斷，即每個中心網(wǎng)格流向的取值范圍都從0～出的流向柵格進(jìn)行更進(jìn)一步的信息提取，如河網(wǎng)、邊2π。但它仍然存在著將二維的水流源簡化為點(diǎn)源，將界線、子流域長度和坡度等。目前應(yīng)用最廣泛的單二維的水流路徑簡化為一維的線來處理的問題。流向法是D8［7］法。此外，還有Rho8方法、DEMON1.1.3DEMON法［9］1994年Cos

7、ta-Cabral等［9］法和D∞法等，下面將分別介紹。提出了DEMON（Dig-1.1.1D8法italElevationModelNetworks）法。該方法中充分考D8法假設(shè)單個網(wǎng)格中的水流只有8種可能的慮了這樣一個現(xiàn)實(shí)：水流是二維地均一地起源于某流向，即流入與之相鄰的8個網(wǎng)格中。它用最陡坡個網(wǎng)格表面，而不是從水流中心開始，水流路徑的寬度法來確定水流的方向，即在3×3的DEM網(wǎng)格上，度也是可變的，并非單網(wǎng)格寬。它用高程張量來表