文档介绍：第 42卷第 24期人民长江 ,

2011年 12月 Yangtze River Dec., 2011
文章编号:1001-4179(2011)24-0050-04
基于 DEM的数字河网提取方法及应用研究
黄娜娜,宁芊
(四川大学电子信息学院,四川成都 610065)
摘要:基于数字高程模型(DEM)提取水文和地形参数是水文模型与 GIS应用集成的基础。运用生成河网所
使用的洼地填平方法、高程增加法、D8算法,结合流域高程模型自动提取河网水系集水面积的方法,选取多个
阈值进行分析比较,完成了岷江、沱江流域的数字河网提取应用研究。研究结果表明,该套方法提取的河网与
实际河流接近,自动化提取程度较高,在分析流域的河网水系结构特征时具有一定的应用价值,提取结果也可
以作为三维 GIS应用中数字河网建模参考。
关键词:数字高程模型;河网提取;阈值;岷江;沱江
中图法分类号:TP391 文献标志码:A
水系,往往事先要进行填洼技术处理。从 DEM中提取
1 研究背景
水系的基本方法主要包括以下两类[11],第一类是用一
随着地理信息系统技术的广泛应用,流域的数字个矩形窗口扫描 DEM矩阵来确定洼地,位于洼地内的
高程(DEM,DigitalElevationModel)模型目前已成为使栅格单元标记为水系的组成部分。第二类是基于地表
用最方便的一种地形信息[1],常用于提取流域的河道径流漫流模型,模拟地表径流在地表的流动来产生水
网络和分析地形对流域的影响。流域河网作为一种重系。该方法简单,直接产生连续的流线段,由于基于一
要的地理要素,在数字流域表达中具有重要作用。数定的模型基础来模拟地表径流,因而被认为是较好的
字高程模型是数字流域地形地貌特征呈现的常用表达处理方法。
形式。到目前为止,DEM的多种路径算法主要有 D8, 本文基于地表径流模型进行 DEM数据预处理,确
MFD,DEMON,Dinf等[2-5],这些算法各有其优缺点, 定流向,利用流域提取相关算法,以山地区域的岷江上
如 D8算法流向只在 8个相邻格网方向中进行,格网游、平坦区域的沱江中部两个不同地貌的流域为例,进
点的流向具有不连续性。MFD算法流量分配比较复行流域数字河网提取的研究与探讨。
杂,数据存储结构复杂。DEMON则算法比较繁琐,需
2 算法原理
要高精度的坡向计算,对 DEM 数据误差较敏感。Dinf
具有一定的系统误差等。近些年来,国内外在 DEM中 DEM目前用于流域地形分析的主要数据有 3种
提取河网信息的研究很多,但都是在以前算法的基础表示模型[12]:规格网格(栅格)型;等高线模型;不规则
之上做出改进。不同的研究者也将这些方法应用到国三角网模型。本文使用的是规格网格型。在 DEM 提
内外不同的流域。研究表明,从 DEM中直接提取流域取河网的过程中,由于资料输入误差、生成 DEM 时内
信息是可行的[6-10]。在高程落差变化较大的地区,一插误差以及 DEM分辨率等原因造成误差,往往会出现
般比较容易生成合理的数字水系;而在比较平坦的地洼地和平坦区域[13],如果不对其进行处理,会产生不
区或在有洼地的地方,一般很难直接生成合理的数字连续