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1、资源调查与环境第33卷第3期2012年RESOURCESSURVEY&ENVIRONMENTVol.33No.3文章编号:1671-4814(2012)03-206-05两种不同DEM处理方法提取的水系比较12刘昱恒,徐宏根(1中国地质大学(北京)地球科学与资源学院,北京100083)(2中国地质调查局武汉地质调查中心,武汉430205)摘要:水系不但是重要的自然地理要素,而且对防洪减灾、资源开发等有着重要意义。基于DEM的坡面径流法是最为常用的水系提取方法,其提取精度直接取决于DEM中洼地的处理方法。为了比较不同DEM处理方法对水系提取精度的影响,本文以江西省潦河流域为例
2、,利用基于DEM数据的J&D算法及基于辅助数据的AGREE方法来处理实验区DEM,然后利用坡面径流法提取水系。结果表明,经两种方法后均可以提取出连续的水系,且提取水系的等级、数量及长度相差不大;在提取精度上,在受人类活动影响较小的山地丘陵地区两种方法提取的水系比较吻合,而在平坦地区或受人类活动影响较大的地区提取的水系差异较大,且AGREE方法处理后提取的水系精度较高。关键词:水系;坡面径流法;提取精度;辅助数据中图分类号:TP753文献标识码:A数字水系是大多数地表水文分析模型的主要输等。该算法对山区或河流谷底存在小范围闭合洼入数据,在水资源开发利用、防洪减灾、水域污染监地
3、的情况较有效,但对于大范围的平原或水体区[1]测及水土保持等诸多方面也得到了广泛的应用。域内的洼地和平地进行处理时,所提取水系的效[3]DEM由于能够表达丰富地貌信息而被广泛的运用果和效率还不尽如人意。其二是加入辅助数据于数字水系的提取。目前,最常用的基于DEM水系进行处理。由于采用单一的DEM数据源很难判提取方法是坡面径流法,其原理是从DEM中隐含断出流域局部真实的地形特征和水流方向,因此的格点高程及地理信息,凭借地表径流在地形作用在提取流域水系等信息时往往需要加入辅助数下的运动规律的特征表达,利用计算机自动实现流据进行修正。为此,Hutchinson提出了“Stream
4、[2]域河网水系的准确提取。Burning”方法,建议将河网辅助信息应用于DEM[4]目前,利用DEM提取水系主要有两种思路:中,使通过网格的水流与真实河网相对应。其一是依靠单纯DEM数据的处理。这种方法由Saunders等通过人工数字化水系图来提高虚拟[5]于插值误差、数据分辨率尤其是水平分辨率的影河网精度。Turcotte等在Saunders等研究的基响,DEM数据往往不能反映小于分辨率范围内础上通过数字河流和湖泊网络DRLN(Digital的地形起伏,由此造成平地和洼地而影响水系提River&LakeNetwork)来提高湖泊和平原的水[6]取的精度,因此,洼地和平地
5、流向的确定成为水系提取精度。在国内,王加虎等通过数字化不同系提取研究的热点与难点。Jenson和Dominique比例尺的地形图水系等方式解决了DEM水系提取提出了一种洼地和平地的流向赋予算法(以下简中的部分河道缺失的信息。此方法使提取出的河道[7]称J&D算法),该方法首先寻找洼地或平地的流流向更加准确,在水系提取方法上值得借鉴。林凯出点,然后根据流出点的高程对洼地或平地进行荣等采用了目视解译遥感影像方法对提取出的河系增高,最后从流出点附近的栅格开始从近及远赋进行修正,此方法虽然可以生成比较符合实际地形[2]予流向值。由于该算法稳健且适应范围广而被的河系,但目视解译受研究
6、者经验的影响较大,而且[8]广泛运用于一些商业软件,例如ERSIArcGIS花费大量时间。郝振纯等采用主干河道数字化方收稿日期:2012-03-05第一作者简介:刘昱恒(1989～)男,湖北钟祥人,在读研究生,中国地质大学(北京)地球科学与资源学院。第33卷第3期刘昱恒,等:两种不同DEM处理方法提取的水系比较207法,通过叠加处理,改变主干河道经过的格网内高程的生成的水流方向栅格逆向跟踪计算能够注入该栅[9]值,使河网生成在主干河道的约束条件下完成。格的所有栅格数目,并将其标注为该栅格的汇流特Ferdi提出了AGREE算法,该方法根据输入的矢量征值,生成水流集聚栅格。水系
7、数据来重新调整DEM中相应栅格的高程1.1.4河网提取[10]值。该方法简单、易于实现,且配合J&D算法可以在水流集聚栅格中,每一个栅格的汇流特征值实现河网水系的准确提取,因此,该方法也作为代表着注入该栅格的所有栅格的数量。当栅格的特ArcGIS水文分析的一个模块而得到了广泛的运用。征值大于某一给定阈值时,认为该栅格为河网栅格,这两种思路中,前者以J&D算法因稳健可靠而将这些栅格的值赋为1,小于该阈值的栅格值赋为0,被广泛应用;后者以AGREE方法较为代表。为了比即生成二值化的河网栅格。较两种不同DEM处理方法对水
