基于DEM的流域尺度水资源网络图构建

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基于DEM的流域特征信息提取与三维可视化系统研究的开题报告

基于DEM的流域特征信息提取与三维可视化系统研究的开题报告一、研究背景及意义随着遥感技术与计算机技术的不断发展，地形信息的获取和处理成为了现代科学技术的重要组成部分。

其中，基于DEM（数字高程模型）的流域特征信息提取和三维可视化系统的研究成为了近年来地学领域的研究热点。

流域特征信息提取旨在通过DEM模型分析地形结构，提取出流域内的特征信息，如流向、坡度、高程等，为地质灾害预测、生态环境保护、水域资源规划等领域提供重要的基础数据。

而三维可视化系统则为流域特征信息的快速展示和社会大众的科普教育提供了有力的技术支撑。

因此，本课题旨在基于DEM数据，通过先进的计算机技术，实现对流域特征信息的自动化提取、分析和可视化展示，为流域管理、水资源保护等领域提供重要的技术支持。

本研究对于实现水资源保护和可持续利用、减少地质灾害等具有重要的现实意义和社会意义。

二、研究内容和方法1. DEM数据的处理与流域特征信息的提取本研究将采用先进的计算机软件工具，如ArcGIS、ENVI等，对已有的DEM数据进行处理和分析，主要包括DEM数据预处理、流向提取、坡度计算、高程划分等步骤，最终实现对流域内的特征信息提取。

2. 流域特征信息数据的模型构建和存储本研究将结合数据库技术，设计流域特征信息数据模型，采用MySQL等数据库管理系统对数据进行存储、管理和查询，实现数据的快速检索和处理。

3. 三维可视化系统的开发和应用本研究将采用Unity等先进的三维可视化软件，对提取的流域特征信息数据进行可视化展示，实现流域内的地形结构、水文特征、地质灾害等信息的可视化呈现。

同时，本研究将结合VR互动技术，实现用户与数据的互动和交互，提高数据传播和科普效果。

三、技术路线和研究进程1. DEM数据处理与流域特征信息提取（预计完成时间：3个月）本阶段将主要完成DEM数据的获取和预处理、流向提取、坡度计算、高程划分等工作，形成流域特征信息数据。

2. 流域特征信息数据模型的构建和存储（预计完成时间：2个月）本阶段将设计流域特征信息数据模型，采用数据库管理系统对数据进行存储、管理和查询，实现数据的快速检索和处理。

基于DEM与实测河网的流域编码方法

基于DE M 与实测河网的流域编码方法罗翔宇,贾仰文,王建华,王　浩,秦大庸,周祖昊(中国水利水电科学研究院水资源研究所,北京　100044)摘要:借助于GIS 技术对大流域进行划分与编码。

修正实测河道上部分栅格单元的高程,以避免大面积“伪洼地”的出现,从修正后的栅格型数字高程模型(DE M )提取出与实测河网比较一致的模拟河网。

提取出模拟河网后,再进行河网的编码,以及流域的划分与编码。

提出了一种对P fafstetter 规则的改进方法,并且按照改进后的P fafstetter 规则来对河网与流域进行编码。

所有编码工作是由本次研究中专门编制的程序来自动完成。

将提出的方法应用于黄河流域,将整个黄河流域划分为8255个子流域并赋予了P fafstetter 编码。

关　键　词:流域编码;P fafstetter 规则;河网;GIS;DE M;黄河流域中图分类号:P34311 文献标识码:A 文章编号:100126791(2006)022*******收稿日期:2004210222;修订日期:2005203210基金项目:国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(G 1999043602)作者简介:罗翔宇(1975-),男,重庆人,中国水利水电科学研究院工程师,硕士,主要从事水文及水资源研究。

E 2mail :luoxy @iwhr 1com在流域规划与管理工作中,通常需要对流域进行划分和编码。

另外,在较大的流域上应用分布式水文模型时,一般也需要将流域划分为更小的子流域。

比如在对黄河流域这样的大流域进行分布式水文模拟时,如果选择规则的方形格子作为计算单元,则考虑到计算机的计算能力及存贮量等因素的限制,只能选用较大的格子(比如10km ×10km )。

然而,选用较大的格子作为计算单元具有明显的弊端,它使得更难于模拟地形对产汇流的影响,而且很可能严重地歪曲了水流的流向与流量,特别是在山区。

较好的方法是采用相对较小的子流域作为计算单元。

基于DEM的流域数字河网提取算法研究

第20卷第1期2009年2月水资源与水工程学报Journal of W ater R es ources &W ater EngineeringV o l.20N o .1Feb .,2009收稿日期:2008212204基金项目:“十一五”国家科技支撑计划(2006BAD 09B 02);国家重点基础研究发展规划项目(2007CB 407206);西安理工大学优秀博士学位论文基金(207-210010)资助作者简介:沈中原(19812),男(汉族),河南信阳人,博士研究生,主要从事区域土壤侵蚀模型研究。

基于D E M 的流域数字河网提取算法研究沈中原1,李占斌1,2,李鹏1,武金慧3(1.西安理工大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室,陕西西安710048;2.黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西杨凌712100;3.中国水电顾问集团西北勘测设计研究院,陕西西安710065)摘　要:以G IS 为平台,介绍了基于地表径流漫流模型的流域河网提取算法与流程。

根据D E M 数据特点,通过洼地的识别和填充、平地的抬升、水流方向的确定、水流累积矩阵的确定、河流栅格网络的生成、河网水系的生成以及子流域的分割等过程,实现了流域河网特征的提取,得到了数字流域矢量图。

以西安市氵产灞河流域为研究对象,采用NA S A 提供的90m 分辨率的SR TM -D E M 为基本的地形数据,进行流域特征信息的提取。

经计算得到的研究区域河网特征以及流域信息与实际河流水系特征及流域信息基本吻合,认为基于地表漫流模型的流域数字河网提取算法,结果合理可信,能够满足科学研究和实际工程的应用。

关键词:河网提取;数字地面模型;数字流域;水系中图分类号:S 157 文献标识码:A 文章编号:16722643X (2009)0120020204Research on the A lgor ith m s of the D i g it a l Channel Network Extracti onBa sed on D i g it a l Eleva ti on M odelSHEN Zhong -yuan 1,L I Zhan -bi n 1,2,L I Peng 1,W U J i n -hui3(1K ey L ab of N orthw est W ater R esou rces and E nv ironm ent E colog y of M O E ,X i ’an U niversity of T echnolog y ,X i ’an ,S haanx i 710048,Ch ina ;2S tate K ey L aboratory of S oil E rosion and D ry L and F ar m ing on L oess P lateau ,Y ang ling ,S haanx i 712100,Ch ina ;3N orthw est H y d ro Consu lting E ng ineers ,CH ECC ,X i ’an ,S haanx i 710065,Ch ina )Abstract :Based on geograph ic info r m ati on syste m (G IS )and the surface runoff model ,the algo 2rithm s and p rogra mm e fo r ex tracting the channel net w o rk w as in troduced .T he terrain characters of topography based on the D E M w ere analyzed in th is paper .A cco rding to the characteristics of D E M data ,th rough the p rocedures distinguished from billabong and filling ,up lifting the flat land ,deter 2m in ing the directi on of w ater course and the strea m accum ulated m atrix ,the ex tracti on of the river grid net w o rk and w ater syste m w as realized and the digital vecto rgraph of the w atershed w as ob 2tained .T he Chanba R iver W atershed fl ow ing th rough X i’an C ity w as taken as a research object fo r channel net w o rk ex tracti on .U sing the basical land data supp lied fo r SR TM 2D E M being 90m res o lv 2ing pow er by NA SA .T he channel net w o rk ex trati on from D E M w as basically con sisten t w ith the fac 2tual w ater syste m .T he results show ed that th ism ethod can be used in p ractical scien tific research and hydro l ogical analysis.Key words :channel net w o rk ex tracti on ;digital surface runoff model ;digital w atershed ;w ater sys 2te m 流域是水资源的自然载体,也是水资源规划、管理、开发、利用、保护与科学研究的基本应用单元。

基于DEM的数字化渭河流域水系构建

维普资讯
第４ｏ卷
第２期
Ｖｏ．０ＮＯ．１４２
ＡＤｒ２０８．０
２００８年４月
基于ＤＥ的数字化渭河流域水系构建Ｍ
西
、
林金辉，张荔，晓昌，田哲也。王楠
河水陡涨陡落，季河流干涸．枯渭河在陕西横穿关中地区，西起渭河宝鸡峡水库，至潼关港口镇．究范围为渭河流经的主要城东研区，括宝鸡市、阳市、安市、包咸西渭南市及其所辖地区．２０从０２年起，沿着渭河陕西段进行河流断面的
渭河发源于甘肃省渭源县，流经甘肃、夏、宁陕西三省２个县市，６于潼关汇人黄河，为黄河第一大支
流．渭河南岸支流发源于秦岭山区，有黑河、河、河、沣灞尤河等，自南而北，切割秦岭山地，成许多深邃形的峡谷，成为关中平原出入秦岭的通道；岸主要支流有泾河、河、河、水河、川河、北洛千漆石沮河等，期汛
州）处理有限公司从事水处理方面的工作．水
水质监测．体的１个监测断面如下：家村、具３林卧龙寺桥、虢镇桥、常兴桥、兴平、营、阳铁桥、南咸天江人渡、耿镇桥、新丰镇桥、沙王渡、园、树潼关吊桥．１为生化需氧量ＢＤｊ测值的分析，污染最严重图Ｏ监其期为２００３年１，月平均值达到１５６ｍｇＬ，２．／超过国家地表水Ｖ类标准１．１５倍；２０从０３年１１月开始，

基于多尺度DEM一体化融合技术构建水利枢纽三维地形技术研究与应用

0引言研究背景和意义：水利部党组贯彻落实习近平总书记关于治水重要论述精神和党中央、国务院重大决策部署，将推进智慧水利建设作为推动新阶段水利高质量发展的六条实施路径之一，将数字孪生流域作为数字孪生水利的核心和关键，先后印发《智慧水利建设顶层设计》《“十四五”期间推进智慧水利建设实施方案》《“十四五”数字孪生流域建设总体方案》《数字孪生流域建设技术大纲（试行）》等系列文件，组织行业内外有关单位编制了《数字孪生流域建设技术大纲（试行）》《数字孪生水利工程建设技术导则（试行）》等技术文件，以数字化场景、智慧化模拟、精准化决策为路径，在算据方面，要求建成覆盖全国的L1级数据底板，主要江河流域重点区域建成L2级数据底板，重点水利工程建成L3级数据底板，监测数据自动采集率明显提升，智能感知技术广泛应用，为数字孪生流域提供全面及时“算据”支撑。

乌鲁瓦提水利枢纽作为国家重点工程，为其建设了L2、L3级数据底板。

本文研究的技术就是数据底板的其中一种数据类型，为数字孪生乌鲁瓦提水利枢纽提供“算据”支撑，并为构建三维可视化场景提供数据底座。

本文技术研究的意义有以下几点：①通过对不同尺度的DEM 数据融合试验，提出了一种一体化融合方法，提高了水陆一体化三维地形模型的准确性，为乌鲁瓦提数字孪生工程L3级数据底板提供支撑数据。

②利用不同尺度水陆的DEM 进行融合，实现了三维地形模型实用性，为乌鲁瓦提数字孪生工程库区计算库容曲线以及洪水淹没范围计算提供了数据基础。

③利用不同期DEM 进行比对分析，获得淤积严重和冲淤变化明显区域的情况，为乌鲁瓦提管理局管理提供数据支撑。

④水陆一体化三维地形模型的可视化展示为乌鲁瓦提管理局管理提供直观地形数据，方便管理人员做出判断决策。

总之，本研究的意义在于提出了一种有效的方法，可以提高DEM 数据的精度和准确性，并为水利枢纽的规划和设计提供重要的参考依据。

未来可以进一步探索该技术在其他领域的应用潜力，并完善其在实际应用中的细节和操作流程。

基于DEM与遥感的数字流域水系提取研究的开题报告

基于DEM与遥感的数字流域水系提取研究的开题报
告
一、研究背景
数字流域水系提取技术是水文流域研究的重要组成部分，其可以通过分析地形地貌、土地利用等因素，将流域内的河流、湖泊等水体、以及河流间的连通关系，进行精确的提取和重构。

随着科技和数字化技术的不断发展，利用遥感技术和数字高程模型（DEM）进行数字流域水系提取已经成为研究的重要手段。

因此，本研究旨在针对数字流域水系提取技术进行深入研究，探索新的方法和实现手段，为水资源的合理利用提供科学依据。

二、研究内容
1. 数字高程模型（DEM）的构建及应用
2. 遥感影像的选择和处理
3. 数字水文模型的建立及模拟
4. 数字流域水系提取算法的改进和优化
三、研究方法
1. 采用DEM数据、遥感影像和数字水文模型对流域内的河流、湖泊等水体信息进行初步提取和重构。

2. 针对DEM数据和遥感影像特点，选取合适的算法和数据处理工具，采用多种方法进行数字流域水系提取和算法的改进和优化。

3. 对数字流域水系提取结果进行评估和优化，比较不同方法的差异性，并进行精确的统计分析。

四、研究意义
数字流域水系提取技术是当前水资源管理和水环境保护的关键技术之一，其准确性和实用性对于水资源的监测、利用以及管理都具有重要意义。

本研究的开展将有助于拓展数字流域水系提取的技术和应用，同时为河
流流域的生态保护和建设提供更精细和多样化的信息支撑，对于水资源
的科学合理利用具有重要实际意义和社会价值。

基于DEM和RS的流域河网提取

本科毕业论文论文题目：基于DEM和RS的流域河网提取学生姓名：学号：200601440030专业：地理信息系统指导教师：学院：人口·资源与环境学院2010年５月24日毕业论文（设计）内容介绍目录摘要 (I)ABSTRACT (I)1 概述 (1)1.1研究背景 (1)1.2研究现状 (1)1.3研究内容与技术路线 (2)1.4研究区概况与研究数据 (3)1.4.1 研究区概况 (3)1.4.2 研究数据 (5)2 数据预处理 (6)2.1遥感影像预处理 (6)2.1.1 辐射校正 (6)2.1.2几何校正 (8)3 基于遥感影像水体信息的提取 (9)3.1水体的光谱特征 (9)3.2水体指数法提取水系 (10)3.2.1 波段比值原理 (10)3.2.2 应用归一化差异水体指数（NDWI）提取水体信息 (11)3.2.3 应用改进归一化差异水体指数（MNDWI）提取水体信息 (12)3.3多波段谱间关系法 (12)3.3.1 多波段谱间关系法原理 (12)3.3.2 应用多波段谱间关系法提取水体信息 (13)4 基于DEM数字河网的提取 (14)4.1基于DEM提取水系的方法 (15)4.2基于DEM的数字流域水系提取 (16)4.2.1 数据预处理 (17)4.2.2 水流方向提取 (19)4.2.3 汇流累积量生成 (20)4.2.4 河网生成 (21)4.3基于遥感影像纠正DEM流域水系提取 (22)4.3.1 数据预处理 (23)4.3.2 基于修正DEM水系提取 (24)5 结论与展望 (25)5.1结论 (25)5.2展望 (26)参考文献 (27)基于DEM和RS的流域河网提取摘要：流域水文模型是水文科学中一个重要分支之一，4是研究水文自然规律和解决水文实践问题的主要工具。

而流域水系这一地貌特征是流域水文建模的主要参数，其包含的水系信息是水文模型分析的基础数据。

因此，流域水系特征的提取一直是水文科学研究的热点。

基于DEM的流域尺度水资源网络图构建

1引言水资源配置及调度模型中最基础的一项工作是水资源系统网络图构建，即通过节点、水传输系统连接线对水资源系统中水库、计算单元、河渠道交汇点、河道、渠道等进行概化。

其中水库是水资源网络图中的水源节点，计算单元是用水节点，河渠道交汇点、河道、渠道等则描述了水源节点与用水节点之间的水力联系。

水资源系统网络图包括天然地表水流关系、地下水开采回补关系以及人工供水关系等。

魏传江等[1]详细论述了构成水资源系统网络图的基本原理，各元素的构成、功能、简化和抽象方法，并进行了实例研究。

Daene C.McKinney 等[2]提出了一种结合GIS 和水资源管理的面向对象的模型，并利用GIS 对水库、渠道、地下水源等进行了概化，从而通过GIS 来构建水资源系统网络图。

邢志等[3]提出了一种基于SuperMap Objects 的水资源系统网络概化图绘制方法。

从发展趋势上看，随着GIS 的发展与成熟，可以较好地支持水资源模拟分析与综合管理，与GIS 相结合将成为对水资源系统进行分析的主流。

水资源系统网络图构建过程包括：①确定各个计算单元之间的天然地表水流关系；②确定各个计算单元的地下水开采回补网络；③确定各个水库的供水对象、供水范围。

本文把分布式水文模型子流域划分的思想引入到水资源网络图的构建，提出一套新的根据DEM 数据自动构建网络图的方法，其基本思想就是利用从DEM 中提取得到的模拟河网来自动判断各个水库、计算单元之间的天然水流关系。

对各个计算单元的地下水开采回补网络而言，提出结合计算单元分区图与平原区分区图自动计算得到各个计算单元的地下水开采回补网络的方法。

而供水网络则由于其主要受人为控制，仍然采用手工方法确定。

最后，本文以海河流域为研究对象，对该方法进行了实践验证。

121Feb水文JOURNAL OF CHINA HYDROLOGY第30卷第2期2010年4月Vol．30No．2Apr ．,2010收稿日期：2009－04－20基金项目：国家自然科学基金创新研究群体基金项目“流域水循环模拟与调控”（50721006）；“十一五”国家重点科技支撑计划课题“三峡及长江特大型梯级枢纽群联合调度技术”（2008BA29B08）作者简介：雷晓辉（1974-），男，陕西澄城人，高级工程师，博士，主要从事水文水资源方面研究。

基于 DEM 提取流域水文信息的探讨与实践

基于DEM提取流域水文信息的探讨与实践张力*，朱思蓉，曹曦，甘拯【摘要】摘要:简要介绍了利用数字高程模型(DEM)所表现的大量地表形态信息及进行水文分析工作的意义。

同时结合实例，阐述了水文地理数据模型Arc Hydro的部分原理和算法，完成了研究范围内的河网提取及出水口的流域面积计算。

【期刊名称】城市勘测【年(卷),期】2014(000)002【总页数】4【关键词】关键词:数字高程模型(DEM);水文分析;Arc Hydro1 前言近几年，GIS技术和空间信息技术在数据处理、空间分析及可视化方面的应用为水文分析、水资源管理方面提供了有效的解决方法和科学的手段。

目前，水资源模型的研究重点已从单纯的函数模拟统计的数学模型转到与成熟的GIS软件相结合的具备空间分析能力的水文地理数据模型，其中基于DEM提取流域水文信息技术是这种研究的关键基础之一。

城市区域规划、农业及森林、交通道路、流域规划管理及工程设计等许多领域，需要了解所涉区域内的真实地形，进行水文分析研究地表水体在区域的空间分布及不同时间流经的状态，以便于规划设计工作中各种工程的合理布置、管理工作中高效便捷规则的制定运作。

在基础地形图缺乏的情况下，GIS可以利用表示地形地表的数字高程模型(DEM)来提取水系和划分水系子流域，作为支持水文模拟分析的重要工具。

2 水文地理数据模型Arc Hydro目前，与GIS结合的水文地理数据模型研究有很多，如美国地质调查局和环境保护局(USGS and EPA)开发的美国水文地理数据模型，美国陆军工程师兵团(U．S．Army Corps of Engineers)水文工程中心开展的水文水力学GIS工具的建模方法研究，丹麦水利研究院(DHI)的水与环境部开发的地理空间水文模拟模型MIKE BASIN，美国环境系统研究所(Esri)和美国得克萨斯州奥斯汀大学水资源研究中心(CRWR)研发的应用于水资源流域的数据模型Arc Hydro等。

在ArcGIS软件下利用DEM数据提取流域水系网

在ArcGIS软件下利用DEM数据提取流域水系网作者：孔辉孙增慧石磊来源：《数字技术与应用》2018年第09期摘要：本文以黑河流域及其水系为实例对象，利用 90m分辨率的SRTM3（DEM）原始数据数据，借助ArcGIS软件中的Hydrology水文分析模块，对黑河流域进行水系网提取并进行相关的分析，验证了SRTM3数据在水文分析中的应用。

关键词：SRTM-DEM数据；汇流累积量；Hydrology；河网中图分类号：P333 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）09-0076-01利用DEM数据中提取水系网已经成为GIS应用于水文及环境研究的重点。

本文就是GIS 空间分析功能在水文分析的应用与研究，是流域水文统计模型向水文机理模型的一个转变，并引入GIS技术。

SRTM-DEM数据在空间分析的研究领域中是一个很热门的方向，用一种新的SRTM-DEM数据结合ArcGIS中的Hydrology水文分析模块的算法来确定河流流向，汇流累积量以及河网的提取和分级来对所研究的黑河流域进行流域特征的提取，通过与实地测量的黑河流域图对比，相似度较高，提取矢量效果理想。

1 研究区域及数据源介绍本文研究区域为黑河流域（部分支流），黑河流域是我国西北地区第二大内陆流域，有35条小支流，位于河西走廊中部，大致介于 98°-101°30′E，38°-42°N之间，为甘蒙西部最大的内陆河流域。

面积11.6万平方公里。

SRTM（Shuttle Radar Topography Mission），由美国太空总署（NASA）和国防部国家测绘局（NIMA）联合测量。

SRTM地形数据按精度可以分为SRTM1和SRTM3，分别对应的分辨率精度为30米和90米数据（本研究采用开放的90mSRTM3数据）。

2 应用原理研究目前，利用SRTM-DEM数据提取流域数字河网的模型主要由谷点提取模型和基于流向的提取模型，其中基于流向的提取模型因生成的河网连续应用最广泛。

ArcGIS-在DEM的基础上划分小流域

ArcGIS 10.0 在DEM的基础上划分小流域根据DEM提取河流网络，计算流水累积量、流向、根据指定的流域面积大小自动划分流域1.加载DEM打开ArcMap，加载数据DEM数据文件如果DEM中有很多异常值，可能刚加载进来的时候是全灰或者全白，这个时候需要右键→图层属性，进行调整。

2.FillDEM表面存在着一些凹陷的区域（DEM本身是插值计算的，很难与现实情况完全符合），由于这些区域异常低值存在，使得该区域在进行水流流向计算时得到不合理的水流方向。

因此，应该首先对原始DEM数据进行洼地填充，得到无洼地的DEM。

打开ArcToolbox中的水文分析模块。

使用Spatial Analyst Tools→Hydrology→Fill如果没有水文分析模块，请用Customize→Extensions→Spatial Analyst添加扩展模块。

3.Flow DirectionArcGIS中的水流方向利用D8算法计算。

针对每一个栅格，将其高程与周围八个栅格进行比较，得到水流方向。

最终得到的结果是一个栅格图，每个象元上的值的含义如下图所示。

如果某象元算得的水流方向是正东方向，则值为1.如果西北，则为128，以此类推。

注意，这里要用的DEM已经不是原始的DEM了，需要用经过Fill后的DEM，也就是第二步生成的结果DEM。

（文件命名不能超过13个字符？好像是）使用Spatial Analyst Tools→Hydrology→Flow Direction4.Flow AccumulationFlow Accumulation由Flow Direction数据计算而来。

每一个栅格Flow Accumulation的值代表着其上游有多少个栅格的Flow Direction最终汇流经过该栅格。

一般而言，计算出来的Accumulation的数值数值越大，代表越有可能是河谷。

使用Spatial Analyst Tools→Hydrology→Flow Accumulation5.河网计算当Flow Accumulation达到一定值的时候，就会产生地表水流，那么所有那些Flow Accumulation大于阈值的栅格就是潜在的水流路径，由这些水流路径构成的网络，就是河网。

8-2利用DEM 提取水系的图解建模

实验八‐2 利用DEM提取水系的图解建模利用DEM来提取水系对于与地表水文情况有关的许多领域如区域规划、农业、林业等有十分重要意义，一下说明利用图解建模工具建模的过程。

1建立概念模型问题：过去水系的分布通常是通过数字化地形图或其他图件中的水流线来获得，工作量巨大，且存在水系等级的人为确定以及低等级的水流线被省略等问题。

随着GIS的日益普及和应用，以及精确而详细的DEM数据的方便获取，如何从DEM直接提取水系。

分析：1）问题的抽象和简化：模拟地表径流在地表的流动来产生水系。

2）前提、假设：此处DEM的洼地均为可填充型洼地。

3）涉及的参数和变量：填充后的无洼地DEM、水流方向矩阵、汇流累计矩阵、确定水系的阈值大小。

4)数据类型的转换：由于基于DEM的计算都是栅格数据，故需要将水系栅格数据转换为矢量数据。

数据： DEM数据2. 形成图解模型自然条件下，水流向低处流动，遇到洼地，首先将其填满，然后再从该洼地的某一最低出口流出。

但在一个连续的栅格中，地形洼地的存在，导致依据水流方向矩阵所提取的排水网络不连续，使自然水流不能畅通无阻地流至区域地形的边缘。

因此，对已有的DEM数据，首先要进行洼地填充，生成无洼地DEM。

在此基础上计算出水流方向矩阵、水流汇集矩阵，对水流汇集设置不同的阈值，来提取不同级别的河网，最后用转换工具转换成矢量格式，完成水系的自动提取。

3. 操作过程（1）新建Toolbox和Model，命名如图所示（2）在模型生成器中点击右键，选择create variable ，在变量列表中选择数据类型为Raster layer(3) 放置空间处理工具在ArcToolbox中按顺序分别加入Spatial Analyst Tools中 Hydrology命令下的Fill、Flow Direction、 Flow Accumulation和Math命令下的Greater Than，以及Convention Tools中From Raster命令下的Raster to Polyline 。

基于DEM流域河网水系提取和面雨量计算研究——以赣江峡江枢纽流域为例

205农业灾害研究 2023,13(9)基于DEM 流域河网水系提取和面雨量计算研究——以赣江峡江枢纽流域为例曾广旭，曾月明，夏侯斌，谢苇华江西省吉安市气象局，江西吉安 343000摘要基于DEM 高程数据和ArcGIS 10.2工具软件，分析了赣江峡江枢纽流域水系的数据预处理、水系提取和面雨量计算的原理、过程和方法，通过水系的提取确定流域控制范围，为流域降水监测、面雨量计算和预报预警提供科学依据。

关键词 DEM ；ArcGIS ；水系提取；面雨量；峡江枢纽中图分类号：TV125 文献标识码：B 文章编号：2095–3305(2023)09–0205-03在精细化的流域面雨量实况监测和预报预测预警气象服务中，对流域河网的水系特征、流域水系、流域边界和地形地貌特征等信息进行分析十分重要，流域河网的提取是流域面雨量计算、预报和水文模型建立的重要基础数据[1-3]。

基于ASTER GDEM 30 m 分辨率高程DEM 数据，利用ArcGIS 10.2工具软件实现峡江水利枢纽赣江流域的河网提取。

1 流域水系提取研究1.1 研究区概况峡江水利枢纽位于吉安市峡江县，处于赣江流域中游，水域从上游而下流经泰和县、吉安县、吉州区、青原区等县(区)，有乌江、孤江等支流汇流至峡江水利枢纽流域，是集船舶运输、洪水防护、水利发电等于一体的梯级控制性水利枢纽。

流域集雨区地形以丘陵为主，南高北低，东西两边地势高。

该流域属亚热带丘陵山区湿润季风气候区，全年雨量丰沛，近30年年均降雨量 1 570.0 mm ，但降水量的时空分布不均匀，年降水量的72%集中在3—8月，其中，汛期4—6月雨量占年降雨量的43%。

1.2 数据源和预处理使用ASTER GDEM 30 m 分辨率数字高程数据，投影为GCS_WGS_1984，数据范围为113.99°~116.00°E ，25.99°~ 28.00°N ，数据值域范围为-105~2 128 m ，比例尺为1∶25万，其垂直精度和水平精度分别为30、20 m 。

基于DEM的格尔木河流域水系分维分析

基于DEM的格尔木河流域水系分维分析原晓平;刘少峰;田贵中;陈李;喻静【摘要】Fractal theory could provide quantitative basis for such aspects of the basin as its complex landform and its development process. For further study of river fractal dimension, the authors extracted the river networks of Golmud River basin on the basis of the ASTER - GDEM data and according to different confluence accumulation thresholds. Using the hydrologic analysis model of geographic information system, the authors calculated the corresponding river fractal dimension with the box dimension method so as to describe the topography characteristics of the valley and predict the evolution trend of drainage landform. The results show that, in some non - standard ranges, concentration accumulation thresholds fit fractal dimensions well. The fractal dimension values of Golmud River basin are approximately between 1. 6 and 1.8, suggesting that this basin is in the mature stage of geomorphological erosion and tends to develop into the late mature stage. The terrain rises and falls greatly with the fragmentation of the ground. The erosion of rivers is mainly lateral,and the down -cutting is relatively weak. This conclusion is in consistency with the calculation result of the hypsometric integral.%分形理论为流域的复杂地貌形态及其发育过程等方面提供了定量依据,为进一步深化流域水系的分形研究,以ASTER-GDEM 数据为基础资料,运用GIS水文分析工具提取了格尔木河流域在不同汇流累积量阈值下的水系河网；并用盒维数法计算了相应的水系分维数,以此来描述流域的地貌形态特征；并进一步预测流域地貌的发育演化趋势.研究结果表明:在一定无标区间范围内,汇流累积量阈值和分维数拟合较好；计算得到格尔木河流域的水系分维值处于1.6～1.8之间,据此可以判断出该流域处于地貌侵蚀发育壮年期,并向壮年晚期发展,流域地势起伏大,地面切割得支离破碎、崎岖不平,河流以侧蚀为主,下切作用相对较弱,与流域高程面积积分值计算所得结论一致.【期刊名称】《国土资源遥感》【年(卷),期】2013(025)001【总页数】6页(P111-116)【关键词】DEM;格尔木河流域;分维;汇流累积量阈值【作者】原晓平;刘少峰;田贵中;陈李;喻静【作者单位】中国地质大学地球科学与资源学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TP790 引言分形理论既是非线性科学的前沿和重要分支，又是一门新兴的横断学科，在当今世界十分风靡和活跃。

基于DEM的ArcGIS水文分析—河网和流域的提取

基于DEM的ArcGIS水文分析—河网和流域的提取一、实验背景水文分析是DEM 数据应用的一个重要方面。

而利用DEM生成的集水流域和水流网络，成为大多数地表水文分析模型的主要输入数据。

表面水文分析模型研究与地表水流有关的各种自然现象例如洪水水位及泛滥情况，划定受污染源影响的地区，预测当某一地区的地貌改变时对整个地区将造成的影响等。

二、实验目的通过本实验，使读者理解基于DEM数据进行水文分析的基本原理，掌握利用ArcGIS提供的水文分析工具进行水文分析的基本方法和步骤，并利用DEM数据提取出河网及流域。

三、实验数据某地区栅格数据DEM，数据来源于随书光盘（…\Chp9\Ex2）。

四、实验要求根据DEM利用水文分析工具提取地表水流径流模型的水流方向、汇流累积量、水流长度、河流网络（包括河流网络的分级等）以及对研究区的流域进行分割等。

五、实验流程图六、实验内容及步骤1．无洼地DEM生成DEM 是比较光滑的地形表面模型，但由于DEM 误差以及一些真实地形或特殊地形的影响，使得DEM 表面存在一些凹陷的区域。

在进行水流方向计算时，由于这些区域的存在，往往得到不合理的甚至错误的水流方向。

因此，在进行水流方向的计算之前，应该首先对原始DEM 数据进行洼地填充，得到无洼地的DEM。

洼地填充的基本过程是先利用水流方向数据计算出DEM 数据中的洼地区域，并计算洼地深度，然后，依据这些洼地深度设定填充阈值进行洼地填充。

1．1 水流方向的提取水流的流向是通过计算中心格网与邻域格网的最大距离权落差来确定。

对于每一格网的水流方向指水流离开此网格的指向。

在ARCGIS 中，通过对中心栅格的1、2、4、8、16、32、64、128 等8个邻域栅格编码，中心栅格的水流方向便可有其中的某一值来确定。

例如，若中心栅格的水流流向左边，则水流方向赋值16。

流向的生成是个自动的过程，可能要等一段自时间，运算的时间跟电脑性能和DEM图的精度与大小有关.。

水文地貌关系正确DEM的建立方法

２ＣＩ０ＬｎｄＷａｒＰｏ６６ａｂｒ，２０，ＡＴｕｔｌ）．ＳＲａｄａｔ，Ｇ０Ｂｘ１６，Ｃｎｅａ６１Ｃ，Ａｓａａｎｅｒｒｉ
ＡｂｔａｔＨｙｒｌｇｃｌｏｒｃＥｓｒｃｄｏｏｉａｙｃｒｔＤＭｓ（ｃＤＭ）ｉｏｅｏＭｓｗｉｈｃｒｃｌｄｓｆｃｅｔｅｒｓｎｓｌｅＨ－ＥｓｎｆＤＥｈｃｏｒｔａｕｆｉｎｌｒｐｅｅｔｅｙｎｉｙ
维普资讯
２ｏｏ７年８月
５４：ｕ（）１６
中国水土保持科学
ＳｉｎｅｏｏｌａａｅｎｅｖｔｎｃｅｃｆＳｉｎｄＷｔｒＣｏｓｒａｉｏ
Ｖｏ．Ｎｏ．１５４
Ａｕ２０７ｇ．０
要评价。研究表明，用我国已有的数字地形图和ＡＵＥ软件，以建立Ｈ — Ｅ为流域水文和区域尺度水土利ＮＤＭ可ｃＤＭ，流失定量分析模拟、区域尺度植被适宜性评价等研究提供更加直接的数据支持。
ｇｎｓｄｌｃｔｎｅａｉｎｈｐｂｔｅｎｈｄｌｇｃｐｒｍｅｅｓｎｌｄｎｉｃｉｎａｄｐｔｗａｆｖｒｄｅｅｉａｏａｏａｒｌｔｓｉｅｅｙｒｏａａｔｒ，ｉｃｕｉｇｄｒｔｎａｈｙｏｅｌｓｎｉｌｏｗｏｉｅｏｏａｎ
水文地貌关系正确ＤＭ的建立方法Ｅ
杨勤科，师维娟ＴｍＲ．ｃｉｒ，ＴｍＧ．ＶｎＮｅ，Ｌｎｔｉ，ｉＭＶｃ２ｏａａｉｉａＬｌｇｏ

基于DEM提取流域自然水系的研究

１．ＤＥＭ数据预处理１
文章编号：０７６２（０ＯＯ一Ｏ５一Ｏ１０— ９１２１）２Ｏ６１
１水流累积矩阵的生成．３
水流累积矩阵是指流向该格网的所有的上游格网单元的水流累计量（格网单元看作是等权的，将以格网单元数量或面积计）基于水流方向确定的，，是流域划分的基础。目前流域分析中常用Ｄ８算法建在立水流累积矩阵（图３所示）如。
经过预处理的ＤＥＭ就可以用来计算格网内部的水流方向。栅格单元的水流方向是指水流流出该单元的方向。水流方向的确定采用Ｄ８算法，首先即计算ＤＥＭ每一栅格单元与其相邻的８个单元之间的坡度，后按最陡坡度的原则设定该单元的水流然方向。流方向编码如图１所示。据以上原理可以水根确定多伦县水系流向，图２如。
羞，镧．一～止：酱壤．；＿－≥ｔ：粕・！蔓兰；ｌ＝ｊ差—，琵－一土书一，・ｌ鬻耋每、：｜Ｌ薹｛翌ｆ，～ ‘
Ｄ８水流方向矩阵水流累积矩阵流域网络
豳３水流累积矩阵计算（算法）Ｄ８
１４流域河网的生成．
第２总第２４期０期
２１００年１月