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基于数字高程模型的淤地坝地区河网提取方法

农业机械学报 2023年第9期54卷 246-253,269页

作者：张宏鸣樊世豪陈茹雪鱼文虎张琦袁琳琳西北农林科技大学信息工程学院陕西杨凌712100

淤地坝作为黄土高原水土流失严重地区重要而独特的治沟工程,具有滞洪、拦淤、蓄水等作用,但在该地区利用数字高程模型(DEM)进行流域水系分析时,提取的河网会受淤地坝的干扰出现河网偏移、错位问题。本文提出一种通过对淤地坝进行检测并... 详细信息

淤地坝作为黄土高原水土流失严重地区重要而独特的治沟工程,具有滞洪、拦淤、蓄水等作用,但在该地区利用数字高程模型(DEM)进行流域水系分析时,提取的河网会受淤地坝的干扰出现河网偏移、错位问题。本文提出一种通过对淤地坝进行检测并修正DEM的自动化方法来实现河网的有效提取。该方法先利用区域生长和形态学算法提取河道中心线,以缩小淤地坝检测范围,再基于改进的直线段检测(LSD)算法以及角度滤波确定淤地坝候选轮廓直线,然后构建十字模型定位淤地坝,最后对淤地坝所在栅格高程进行修正以提取河网。该方法在黄土高原两个典型样区中检测淤地坝的F1值分别为86.67%和86.95%,相比于仅使用填充、裂开的两种河网提取方法,本文方法能有效解决河网偏移问题。结果表明,本文方法提取的河网结果更符合真实地形,可为黄土高原淤地坝地区的流域数字地形分析技术提供有益补充与支持。

关键词：河网提取淤地坝检测数字高程模型直线段检测

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基于不规则三角网的河网提取算法

水利学报 2008年第1期39卷 27-34页

作者：刘学军王永君任政卢华兴南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室江苏南京210046

本文提出了一种基于不规则三角网(Triangulated Irregular Network,TIN)的河网水系提取算法。讨论了河网水系的结构模式,包括河网水系的组织结构、层次结构和拓扑结构,并给出了河网水系描述的拓扑数据结构。在分析TIN中三角形各边的汇... 详细信息

本文提出了一种基于不规则三角网(Triangulated Irregular Network,TIN)的河网水系提取算法。讨论了河网水系的结构模式,包括河网水系的组织结构、层次结构和拓扑结构,并给出了河网水系描述的拓扑数据结构。在分析TIN中三角形各边的汇流特性基础上,依据矢量代数理论,讨论了三角形各边和水流方向的关系,并给出了各边汇流特性的判断准则。基于上述理论,设计了TIN的河网水系提取算法,并通过实例进行了分析验证。

关键词：不规则三角网河网提取流域数字高程模型

大尺度流域高分辨率河网提取的多叉树耦合方法

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应用基础与工程科学学报 2009年第5期17卷 643-651页

作者：王皓王光谦孙其诚傅旭东巩同梁高洁清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 西藏自治区防办西藏拉萨85000

大尺度流域分布式水文模型的构建是揭示全球水循环运动机理的重要工具,而流域河网拓扑信息则是分布式水文模型最重要的基础输入之一.针对现有国内外各种软件平台对大尺度流域高分辨率河网提取能力不足的现状,提出了多叉树耦合方法,通过... 详细信息

大尺度流域分布式水文模型的构建是揭示全球水循环运动机理的重要工具,而流域河网拓扑信息则是分布式水文模型最重要的基础输入之一.针对现有国内外各种软件平台对大尺度流域高分辨率河网提取能力不足的现状,提出了多叉树耦合方法,通过先分块提取、后重新耦合的方式,可以获取全流域一体化的高分辨率河网拓扑信息.该方法不受流域尺度和数据精度的限制,其河网提取过程可充分结合使用现有各种软件平台,适用性很强.将该方法应用到中国西藏境内3.2×104km2的拉萨河流域,实现了9子块河网的一次性集成,共获取147994个坡面单元,平均坡面面积0.22km2,表明了多叉树耦合方法技术可行,并为后续大尺度水文模拟提供了重要的技术支撑.

关键词：大尺度流域分布式水文模型多叉树耦合河网提取拉萨河

一种融合Priority-Flood算法与D8算法特点的河网提取方法

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地理与地理信息科学 2017年第4期33卷 40-46页

作者：卢庆辉熊礼阳蒋如乔巫晓玲段家朕南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室江苏南京210023 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心江苏南京210023

基于数字高程模型(Digital Elevation Models)进行河网提取是数字地形分析的重要研究内容和水文分析的关键步骤,而流向算法是其中最重要的部分。然而,传统的流向算法在平坦地形区域容易形成平行河网。为解决平行河网问题,该文提出了一... 详细信息

基于数字高程模型(Digital Elevation Models)进行河网提取是数字地形分析的重要研究内容和水文分析的关键步骤,而流向算法是其中最重要的部分。然而,传统的流向算法在平坦地形区域容易形成平行河网。为解决平行河网问题,该文提出了一种结合Priority-Flood算法漫水思想和改进D8算法的流向算法。借助Priority-Flood算法的漫水思想,可以保证流向符合宏观地形特征;同时将地形划分为上坡、平地和下坡3种类型,辅以PriorityFlood算法可以实现在不填洼的基础上计算流向,而且针对不同地形,采用相应的改进D8流向算法,从而保证流向符合微观地形特征。通过这两种算法的结合,可以直接使用原始DEM提取河网,消除了填洼过程,提高了流向计算效率,同时消除了填洼造成的大量平地,有效地解决了平地区域平行河网问题。最后,选取全球不同区域SRTM数据对J&D算法与新算法进行对比实验,结果表明,新算法能够有效地改善平行河网问题。

关键词：河网提取 Priority2Flood算法 D8算法平行河网流向算法

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数字河网提取的影响参数优化分析

地球信息科学学报 2011年第1期13卷 32-37页

作者：陈俊明林广发杨志海陈瀚阅福建师范大学地理科学学院福州350007 福建省陆地灾害工程技术研究中心福州350007

数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)是提取数字河网的主要数据源。但是,由于在受到带有尺度效应的DEM空间分辨率和数字河网提取过程中,汇流面积阈值等参数的影响,使得河网提取的结果具有很大的主观性,因此,如何优化两者的取值,... 详细信息

数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)是提取数字河网的主要数据源。但是,由于在受到带有尺度效应的DEM空间分辨率和数字河网提取过程中,汇流面积阈值等参数的影响,使得河网提取的结果具有很大的主观性,因此,如何优化两者的取值,对于更准确地模拟地表河网具有重要的意义。本文以厦门市作为研究区,以1∶1万的全要素地形图作为原始数据并构建空间分辨率为2.5m的DEM,同时采用最邻近方法将该DEM重采样成网格大小分别为5m,10m,20m,40m,80m,160m和320m等一系列网格相互嵌套的DEM数据,并对重采样后的各DEM数据分别取汇流面积阈值为0.9km2,2.7km2,4.5km2,7.2km2,9km2,13.5km2和18km2,利用D8算法和ArcGIS软件中的Hydrology模块进行数字河网提取,最后,计算河道总长度作为特征指标,定量分析河道总长度、DEM空间分辨率,以及汇流面积阈值三者之间的函数关系,并进一步探讨DEM空间分辨率和汇流面积阈值的优化取值,研究结果表明:(1)河道总长度与阈值、DEM分辨率三者之间的关系满足一复合函数表达式;(2)当阈值保持不变时,河道总长度随DEM分辨率的不断变小而呈减小趋势,反之,当DEM分辨率确定时,河道总长度随阈值的不断变大而减小;(3)根据三者之间函数关系的数学分析结果,研究区提取河网的最适宜分辨率和最适宜阈值分别为40m和7.2km2。经过对比分析,根据最适宜参数所提取的河网数据与分辨率为2.5m的SPOT5厦门遥感影像的水系总体上吻合最好。

关键词：尺度效应 DEM分辨率汇流面积阈值河网提取

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基于地表校正和河道烧录方法的河网提取

地球信息科学学报 2012年第2期14卷 171-178页

作者：黄玲黄金良厦门大学福建省海陆界面生态环境联合重点实验室厦门361005 厦门大学环境与生态学院厦门361005

针对现有的数字高程模型(DEMs)在自动提取虚拟河网过程中易受洼地、平原地区影响,产生不连续的或平行的错误河网的问题,本文基于Arc Hydro Tools,阐述了地表校正(Agree算法)和河道烧录(Stream burning)方法提取虚拟河网的关键步骤和基... 详细信息

针对现有的数字高程模型(DEMs)在自动提取虚拟河网过程中易受洼地、平原地区影响,产生不连续的或平行的错误河网的问题,本文基于Arc Hydro Tools,阐述了地表校正(Agree算法)和河道烧录(Stream burning)方法提取虚拟河网的关键步骤和基本思路,并以环渤海地区为例,分析了有(无)河网辅助信息下,河网提取结果的准确度。研究结果表明,增加辅助信息更有助于提高虚拟河网的精度和准确性,且河道烧录方法在虚拟河网的提取上比Agree算法更有优势。由于环渤海研究区平原面积广大,对提取结果有较大的影响,提取结果的精确度不高。针对这一问题,本文综合河道烧录和地表校正(Agree算法)的特点,提出一种河网提取的改进思路,并选取滦河流域作为验证区。通过对比,改进后的河网提取结果与中国实际河网分布较为吻合,说明该改进思路是较为合理、可信的。

关键词：河网提取河道烧录 Agree算法环渤海地区

利用DEM进行黄河中游河网提取及河网密度空间差异分析

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测绘通报 2012年第10期 24-27页

作者：师长兴周园园范小黎邵文伟中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室北京100101

在考虑土壤特性对降雨入渗及地面坡度对土壤侵蚀影响的基础上,利用SRTM的DEM数据和世界土壤数据库,提出基于入渗系数和坡度因子确定汇流面积阈值的方法,并利用所生成的河网计算黄河中游的河网密度,揭示黄河中游河网密度空间分布特征。

关键词：河网提取汇流面积阈值河网密度

基于DEM的塔里木河流域数字河网提取与分析

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水利水电技术 2020年第8期51卷 54-61页

作者：宁忠瑞李虹彬刘亚婷王卫光河海大学水文水资源学院江苏南京210098 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098

针对干旱半干旱地区数字河网提取及修正问题,以塔里木河流域为研究区域,基于30 m水平分辨率AETER GDEM数据产品,利用Arc Hydro Tools模型对流域河网进行提取,并以水文站为子流域出口断面划分子流域,分析不同类型地貌特征河网提取与实际... 详细信息

针对干旱半干旱地区数字河网提取及修正问题,以塔里木河流域为研究区域,基于30 m水平分辨率AETER GDEM数据产品,利用Arc Hydro Tools模型对流域河网进行提取,并以水文站为子流域出口断面划分子流域,分析不同类型地貌特征河网提取与实际情况的差异,对河网提取与实际情况误差较大区域基于AGREE算法进行DEM修正。结果表明:(1)基于DEM进行河网提取的结果在地势起伏较大的山地精度较高。在丘陵平原等地区由于采样误差、人类活动等原因精度较差甚至出现错误,对不同类型的地貌单元应进行不同程度的DEM修正使提取河网与实际情况相符合。(2)河网提取时将汇水面积阈值设定为子流域最大汇水累积量1%时提取结果与实际情况最为符合。(3)从提取的效率来看,利用DEM和Arc Hydro Tools并结合DEM修正技术对流域河网进行提取效率较高,适用于水文模型构建的基础工作。

关键词：河网提取 ArcGIS DEM修正 AGREE算法

基于机载激光雷达点云数据的河网提取方法研究

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中国水土保持 2011年第10期 53-55,66页

作者：王翠平王豪伟刘明董仁才中国科学院城市环境研究所中国科学院城市环境与健康重点实验室福建厦门361021 中国科学院城市环境研究所厦门城市代谢重点实验室福建厦门361021 中国科学院生态环境研究中心北京100085

在介绍机载激光雷达数据的具体处理流程、分析机载激光雷达数据特征的基础上,结合高程数据和影像数据总结出了基于点云数据的大范围复杂流域的提取方案,同时设计了提取流程并应用该流程对实验数据进行了河网提取。将采用本研究方案提取... 详细信息

在介绍机载激光雷达数据的具体处理流程、分析机载激光雷达数据特征的基础上,结合高程数据和影像数据总结出了基于点云数据的大范围复杂流域的提取方案,同时设计了提取流程并应用该流程对实验数据进行了河网提取。将采用本研究方案提取的河网结果与全手工处理所得的结果进行对比分析后发现,本研究提出的基于机载激光雷达点云数据的河网提取精度误差为3.8%,符合实际生产要求。基于机载激光雷达技术提取河网不仅信息丰富而且提取精度和效率显著提高,同时它作为一种全新数据采集技术,为数字流域三维可视化提供了新的技术支撑。

关键词：机载激光雷达点云数据河网提取数字流域