泾河流域DEM流域信息提取_精品文档.pdf

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第21卷第3期2010年6月水资源与水工程学报JournalofWaterResources&WaterEngineeringVo121No3Jun，2010泾河流域DEM流域信息提取陈闻晨（浙江师范大学地理与环境科学学院，浙江金华321004）摘要：

数字高程模型（DEM）代替等高线地形图实现了区域地形表面的数字化表达，其应用十分广泛。

水文分析是地学分析的一个重要部分，近年来DEM在水文分析中的应用已经成为研究的热点。

本文的研究选区位于泾河流域，采用中国北方1：

25万地形图数据为基础生成DEM数据，进行流域信息的提取，得出结论：

可以根据汇流累积单元数的阈值来生成不同密度的河网，在利用DEM进行流域信息提取时，要根据研究区情况和研究的目的，选择合适的方式生成DEM数据，以求试验结果达到最佳，更好地为不同单位部门的水资源调度决策研究提供支持。

关键词：

DEM；流域信息；GIS；泾河流域中图分类号：

P6411文献标识码：

A文章编号：

1672-643X（2010）034）111-04ExtractedWatershedInformationbyDigitalElevationModelforJingheRiverCHENWen-chen（CollegeOfGeographyAndEnvironmentalSciences，ZhejiangNormalUniversity，Jinhua321004，China）Abstract：

Unlikethecontourmap，digitalelevationmodelcanachievethecontinuoussurfacetopographyofthedigitalexpression，whichmakeithaveanextensiveapplicationHydrologicalanalysisisanimportantpartinearthscienceresearch，andusingDEMtocarryouthydrologicalfeatureanalysishasbecomeahotspotTakingtheJingheRiverasanexample，thepapergeneratedtheDEMfromthe1：

250000con-tourmapofthestudyareaandextractedthewatershedinformationoftheJingheRiverTheresultsshowthatconvergenceofthecumulativeunitnumberbasedonthethresholdgeneratesthedifferentdensitiesoffivernetworkWhenusingDEMtoextractthewatershedinformation，selectingtheappropriatewaytogeneratetheDEMdataaccordingtothecircumstancesandpurposeofthestudyisveryimportantToa-ehievethebestresults，themethodcanprovidebettersupponforresearchofdispatchingofwaterre-sourceswithdifferentdepartmentsKeywords：

DEM；watershedinformation；GIS；watershedofJingheRiver1概述DEM（DigitalElevationMode1）是表示区域地形上的三维向量的有限序列，其函数的形式描述为：

Z=（置，）i：

1，2，3，n式中：

、是平面坐标，是（置，）对应的高程。

DEM的主要的模型有：

规则格网模型，等高线模型和不规则三角网模型。

由于其中的规则格网高程矩阵可以方便地被栅格数据结构的地理信息系统用来计算等高线、坡度、坡向、山坡阴影、自动提取流域地形等，故规则格网模型成为DEM最广泛使用的格式。

DEM作为地形表面的一种数字表达形式，具有多种优点：

容易以多种形式显示地形信息，精度不会损失，容易实现自动化、实时化等。

总的来说，数字高程模型具有便于储存、更新、传播和处理的特点。

更重要的是应用DEM可以方便的进行坡度、坡向、坡长等地形因子的提取。

20世纪50年代后期以来，DEM在测绘、土木工程、地质、矿山工程、景观建筑、道路设计、防洪、农业、规划、军事工程、飞行器与战场仿真等领域取得了广泛应用。

同样在流域信息提取中，DEM也受到人们的青睐。

DEM在流域分析中的应用，在国外是从20世纪60年到开始，其高峰出现在809O年代。

而在国内是从90年代开始的，并且重点是对国外软件的研究。

在该领域中，80年代之前的研究是比较少的，研究范围也仅限于分水线和山谷的识别和提取。

而在8090年代取得了飞速的发展，相继出收稿日期：

20104）2-02；修回日期：

2010-03-24作者简介：

陈闻晨（1985一），男，浙江杭州人，硕士，主要从事水资源与3s技术应用研究。

112水资源与水工程学报2010年现了各种提取河网、流域边界以及划分子流域的方法。

近几年来，其研究的重点又从提取单一地形特征（即流域中所有点的特征都是整个流域特征不可或缺的一部分，由它们组成的流域特征是唯一的），如河网、分水线等，转到了分布式子流域特征（distributedsubcatchmentproperties，即对于每个点，该特征的取值都不同，可以通过数据精简模型求取整个流域中最具代表性的值）的提取研究上，如子流域长度、坡度、河网密度等的研究计算。

中国是世界淡水资源贫乏的国家之一，且水量动态突变、分布不均。

洪涝灾害、淡水资源短缺问题和水污染问题是直接影响中国社会经济可持续发展的三大焦点问题J。

虽然三大问题的产生和解决受制于许多因素，但是水土流失和水土保持是其中关键。

自然界的降雨过程引起的地表径流不仅会导致土壤侵蚀，还将造成壤中营养元素的流失。

在进行流域的水土保持工作中，对降雨径流过程进行水文分析，明确坡面径流的方向、径流的路径，甚至流速、侵蚀能力的大小，为制定相应的保护措施提供更加准确的科学依据。

而DEM在进行流域分析时，具有分析速度快、精度高等许多优点。

本文以泾河流域为例研究应用DEM进行流域信息的提取。

数据来源于国家基础地理信息中心提供的中国北方1：

25万地形图数据、全国四级和五级水系图数据。

2研究方法和过程21研究区流域概况泾河流域地处北纬34。

12一37。

20，东经106。

14109。

10，系属黄河二级支流，发源于宁夏六盘山东麓。

泾河全长4551km，流域面积为45421km，包括宁夏东南部、甘肃陇东，陕西关中西北部33个县市。

流域内地貌有山区、丘陵、高源、平原四种类型。

山区占431、以六盘山、关山为代表；高原沟壑纵横、沟壑面积占50以上。

泾河流域属大陆性气候，雨量和气温由东南向西北逐渐递减，年平均降水量550mm，年平均气温10C左右。

支流主要有洪河、蒲河、马莲河、三水河、油河、黑河、泔河。

22ARCGIS9及其水文分析模块简介AICGIS9（Copyright2004ESRIA11rightsreserved，后面同此，不再赘述）是美国环境系统研究所（ESRI）推出的地理信息系统软件平台，由desktop、服务器GIS、嵌入式GIS和移动式GIS组成，不仅具有强大而丰富的空间数据编辑、查询和分析、可视化等GIS功能，而且还可以方便、灵活地制作各种专题地图，同时ARCGIS9还支持二次开发。

常用的扩展模块有三维分析（3DAnalyst）、空间分析（SpatialAnalyst）、网络分析（NetworkAnalyst）等。

本文选用了扩展模块中的空间分析模块中的水文（hydrology）模块。

水文分析模型（Hydrologymode1）的主要功能是从数字高程模型中提取用于地表水文要素的特征信息，并进行一系列的分析及可视化显示7。

水文分析模型主要由地形处理（TerrainPreprocessing）、流域处理（WatershedProcessing）、网络工具（Networktools）、属性工具（Attributetools）四大部分组成。

以下对各部分做简要的介绍。

（1）地形处理（Terr