基于DEM的流域特征提取及应用_秦福来.pdf

( ) 第 30 卷 第 1 期 河北师范大学学报 自然科学版 Vol . 30 No . 1 2006 年 　1 月 Journal of Hebei Normal University (Natural Science Edition) J an . 2006 基于 D EM 的流域特征提取及应用 秦福来 , 　王晓燕 , 　王丽华 , 　张美华 (首都师范大学 资源环境与旅游学院 ,北京 　100037) ( ) 摘 要 :依据数字高程模型 D EM 提取流域特征信息的基本原理 ,对 D EM 在非点源污染研究领域的应 用进行了有益的探索. 应用密云水库北部流域的D EM 进行了流域的刻划及 SWA T 模型运行单元水文响应单 ( ) 2 元 HRU s 的生成 ,在集水区面积阈值为 2 km 的水平上得到的流域水系主河道与实际水分有最大相似性 ,共 生成 3 10 个子流域和 594 个 HRU s. 从 D EM 刻划结果准确性的检验等 3 个方面讨论并总结了应用结果. 关键词 :D EM ; 流域特征 ; 集水面积阈值 ; 非点源污染 中图分类号 :X 11 　　　文献标识码 :A 　　　文章编号 (2006) 0 10 10904 大量研究表明 ,我国的非点源污染已经成为地表水体的主要污染源 ,针对不同流域非点源污染的研 究正深入展开. 由于非点源污染的发生及程度与流域的地表特征及水文循环有着密切的联系 ,而数字高 ( ) 程模型 digit al elevation model ,简称 D EM 能够反映一定分辨率的局部地形特征 , 因此 ,通过 D EM 可提 取大量的地表形态信息 ,为流域的非点源污染研究提供了必要的流域地形和水文特征基础数据. 基于 此 ,笔者将 D EM 应用在非点源污染模拟模型中 , 以期对非点源污染研究起到一定推动作用. 1 　D EM 流域特征提取原理 D EM 是用摄影测量或其他技术手段获得的地形数据 ,是表示某区域上的三维向量的有限序列 ,用 函数的形式表示为 　　　　V = ( X , Y , Z ) , i = 1 , 2 , 3 , …, n . i i i i ( ) 式中: X i , Yi 是平面坐标; Zi 是 X i , Yi 对应的高程值. 通过 D EM 特征提取进行流域水文分析 ,最重要的有 2 部分 :一是地形特征的提取 ;二是水系特征 [ 1 ] ( 的提取 . 目前国内外应用的大多数 GIS 软件都支持对 D EM 进行流域特征的提取操作 以 ESR I 公司 ) 的Arc GIS 8 . 3 为例 . 1. 1 　主要地形特征的提取 通过对研究流域数字地形的分析 ,可以获得模型所需的流域各点的坡度/ 坡向及其变化率 、高程 、地 表粗糙度 、地表面积等 ;并且可以根据其水文分析所产生的流域水网进行河道表面性质的提取 ,如长度 、 河宽、河床粗糙度等. 1. 1. 1 　坡度/ 坡向的计算 地面上某点的坡度表示的是地表面在