基于DEM的洪泛平原湿地数字水系提取研究

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1、第28卷第6期地理科学V01．28No．62008年12月SCIENTIAGEOGRAPHICASINICADee．，2008基于DEM的洪泛平原湿地数字水系提取研究周德民，程进强2，熊立华2(1．中国科学院东北地理与农业生态研究所湿地生态与环境重点实验室吉林长春130012；2．武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉431)0723；3．吉林大学水资源与环境研究所，吉林长春130026)摘要：为了研究探索洪泛平原湿地区域基于DEM的地表水要素数字特征，采用ArcGIS9．0的Hydr

2、oArcTools模块，配合改进升值裂开算法编制的程序在三江平原洪河保护区1：1万比例尺的DEM基础上进行了数字水系提取研究，将研究区划分为6个数字集水区，提取出以沃绿兰河一浓江河为主的数字河网，以及大小82处泡沼和洼地。研究表明，在保持高精度DEM前提下，数字地表水系统可以通过基于DEM自动提取出来，但是存在河道偏移以及河网形态失真等问题，需要在进行数字提取前后进行多次修正。在DEM数字高程预处理过程中保持高程信息的水文特征不丢失，以及发展专业处理平坦区域和低洼地域的有效算法，将是进一步提高洪泛平

3、原湿地区域数字水系提取效率和精度的关键。关键词：数字水系；洪泛平原；湿地；数字提取；DEM中图分类号：TP75文献标识码：A文章编号：i000—0690(2008)06—0776—06格单元与相邻单元之问最陡坡度识别和沿水流路径引言集水面积累计，再选择合适的水道给养面积阈值来水文科学本质上是有关信息的科学，计算机及确定河网。该方法依据水文学汇流概念判别水流路信息科学与水文科学的交叉已经形成了当前研究径，且简单易行，可直接生成相互连接的河网，因此比较活跃的数字水文学。近20年来，数字地面信成为数字水系

4、自动提取的主流方法J。息的可获性和直接应用极大的推动了水文模拟研洪泛平原湿地地貌的主要特征就是地势平坦，究，DEM模型和GIS地形分析技术的集成已使水洪泛作用形成的河汉和湖沼洼地广泛分布，目前国文学发生革命性的变化⋯。随着描述流域下垫面内外对此研究相对有限，是数字水系自动提取研究空间分布信息技术的日益完善，流域地形、分水线、研究领域的一个难点J，其原因主要来自两个方河网、子流域的表达和集水面积的计算都能用数字面：一是由于目前对于平坦地区水网提取缺乏有效技术来实现。算法，很难确定洼地和平坦区域的水流流

5、向，因此，流域地形是决定流域范围内水流运动的一个许多学者将湖沼洼地简单归结为虚假地形，在提非常重要的影响因素，流域的地形地貌特性制约取河网前加以矫正或消除，从而忽略掉洼地和湖沼着降雨前后径流的路径，并极大地影响着产流、汇的自动提取¨。二是由于湿地难以进入，下垫面流过程。当前，在DEM的基础上提取流域的数资料不足，特别是高精度DEM难以获取，粗糙的字特征主要包括水网路径、集水区边界和洼地等。DEM垂直和水平分辨率无法反映洪泛平原湿地中提取方法主要分为两类：第一类是在一小窗口内对多种细微起伏微地貌特征，

6、使得洪泛平原湿地数字高程进行局部计算，然后在DEM上移动该窗口来水系研究的基础条件不具备。洪泛平原地区湿地确定上凹面或V型面J，在这些面的底部的格网单类型的形成和发育同湿地地貌类型控制下的水系元被视为水道或河网的组成部分。这类方法最严重统格局空间分布特征高度相关，提取湿地数字水系的缺陷在于生成的河网不连续。第二类是0’Cal—是分析湿地地貌一水文一生态相互作用机制和特laghan等H提出的坡面流模拟方法，涉及到每一栅征的重要工具。此外，数字水系自动提取是进行水收稿日期：2007—10—16；修订日期

7、：2008—04—18基金项目：本文受到国家863课题(编号：2007AA12Z176)和国家973项目(编号：2006CB708405)资助。作者简介：周德民(1967一)，男，江西德兴人，副研究员，博士，主要从事信息技术与湿地环境方面的研究。E—mail：zhoudemin@neigaeaC．Cn6期周德民等：基于DEM的洪泛平原湿地数字水系提取研究777文模拟和定量分析的重要前提，因此，数字水系提则三角网，再经高程值内插，生成栅格单元大小为取技术在未来流域水资源管理和湿地保护中的作30mx30

8、m的栅格DEM(图1)。最后，通过Arc—用会越来越重要。GIS9．0的3D功能模块生成研究区三维地貌景观图(图2)。辅助数据还包括洪河自然保护区规划1材料和方法图。1．1研究区选择与DEM生成1．2研究方法概述本研究选取黑龙江洪河国家级湿地自然保护从DEM中自动提取流域自然水系是依据水区(图1)为研究区，该保护区面积250．9km，地理是沿斜坡最陡方向流动的原理，依据DEM中每一坐标：133。3438”～133。4629”E，47。4218～47。个高程数据点和相邻