平原河网区水文特征骨架数据模型与分布式空间离散化研究

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1、NanjingNormalUniversityADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceStudyonHydrologicalCharacteristicsSkeletonDataModelandDistributedSpatialDiscretizationinPlainRiverNetworkRegionCandidate：LaiZhengqingCollege：CollegeofGeographicalScienceSuper

2、visor：AssociateProf．LiShuoSpeciality：CartologyandGISDateApproved：May,2013学位论文独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示了谢意。靴敝储獬：纵日飙彬，，多／学位论文使用授权声明研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属南京师范大学。学校有权保存本学位论文的电

3、子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以采用影印、复印等手段保存、汇编本学位论文。学校可以向国家有关机关或机构送交论文的电子和纸质文档，允许论文被查阅和借阅。(保密论文在解密后遵守此规定)l、保密论文注释：本学位论文属于保密论文，密级：么馥保I密期限为——年。I学位论文作者签名：日之指导教师签名：力侈、j、弓／日资助项目国家自然科学基金(编号：41271382)“平原河网区非点源污染过程的分布式模拟研究”摘要分布式流域模型被广泛应用于流域水文过程的模拟，成为科学认识与合理解决水资源和水环境问题不可或缺的工具。但分布式流域模型在平原河网区的应

4、用受到很大的限制，主要问题在于现有的方法难以实现平原河网区集水单元的合理划分以及集水单元之间拓扑关系的构建。解决这一瓶颈可以使分布式流域模型在平原河网区的适用性得到有效提高，对平原河网区水资源的合理利用以及水环境治理具有重要意义。本文选择太湖流域湖西区作为研究区，针对平原河网区河网密集交织、湖库星罗棋布、水工设施众多等水文结构特征，利用遥感、专题图件等多源数据，构建了描述平原河网区水文特征骨架的数据模型，进而提出了综合考虑平原河网区交叉、环状河网以及湖泊、水库、圩区等典型水文特征的分布式空间离散化方法，开发了可用于平原河网区分布式流域建模的空间离散化系统。本文主要

5、研究内容与成果如下：(1)构建了能表达平原河网区水文特征骨架的数据模型。在对平原河网区的水文结构与特征进行解析的基础上，将其抽象表达为点、线、面三种基本类型：点包括河段节点、湖库出入口、涵闸泵站、水文站等水文节点；线包括河段、堤；面包括湖泊、水库、圩区。采用面向对象的方法设计能表达水文结构空间拓扑关系的数据结构，用Geodatabase数据模型进行存储。(2)提出了基于水文特征骨架数据模型的平原河网区的分布式空间离散化新方法。利用平原河网区实际河湖网络数据，设计了河网流向探测、多流向编码以及局部地形流向改正的算法，该方法综合考虑平原河网区复杂水文特征条件下的地理过

6、程非均一性以及河道之间复杂的汇流、分流特性，实现了包含子流域、湖泊、水库和圩区的离散单元划分，构建了离散单元之间的空间拓扑关系。(3)借助ArcGIS的二次开发平台，开发了平原河网区的分布式空间离散化系统。系统实现了平原河网区水文特征骨架数据模型的构建、基于DEM和水文特征骨架模型的栅格流向提取、空间离散单元的划分以及流域拓扑关系的构建等功能，为平原河网区的分布式流域建模提供了重要基础。关键词：平原河网区，水文特征，数据模型，空间离散化，流域拓扑关系AbstractDistributedwatershedmodeliswidelyusedinhydrologica

7、lprocesssimulation，whichisanindispensabletoolofscientificunderstandingandreasonablesolutiontothewaterenvironmentalproblemsandwaterresources．Butthedistributedwatershedmodelisgreatlyrestrictedinplainfivernetworkregion．Themainproblemisthattheexistingmethodsaredifficulttoachieveresonabled

8、ivisi