文档介绍：中国科学院、教育部水土保持与生态环境研究中心
硕士学位论文
基于GIS区域水土流失模型的算法设计与实现
姓名:姚志宏
申请学位级别:硕士
专业:土壤学
指导教师:杨勤科
20070601
摘要 III
基于 GIS 区域水土流失模型的算法设计与实现

学生姓名: 姚志宏导师姓名:杨勤科
专业: 土壤学研究方向:GIS 在土壤学中的应用

摘要

区域水土流失模型是区域水土流失定期调查和水土保持宏观决策的支持工具,区
域水土流失模型的研发是土壤侵蚀学科的前沿领域。本研究在分析区域土壤侵蚀过程
的基础上,基于 DEM 将区域划分为规则网格,设计了产流产沙过程的单元模型,包括
植被截留、入渗、填洼、流速、携沙能力、径流剥蚀量、泥沙沉积等算法。将月降水
当作一次降雨事件并划分若干时段进行迭代计算,利用 GIS 空间分析功能进行径流、
泥沙物质汇集运算。模型在 ARCGIS 框架下开发并试运行,完成了区域侵
蚀产沙量的计算。以延河流域为例,模拟得到 1995 年 7 月份径流和侵蚀的动态过程,
其中流域平均径流深为 ,径流系数为 ,流域出口径流量为亿 m3 ,
流域出口输沙量为亿 t ,流域平均侵蚀模数为 4575t/ 。初步的结论
为:
(1)基于区域土壤侵蚀过程,设计了一套单元子模型的算法,可以完成降雨产
流和侵蚀产沙过程的计算。
(2)根据径流泥沙汇集原理和GIS空间分析功能,设计了径流泥沙物质汇集和传
输的算法,通过空间上的汇集和时间上的迭代运算,完成了区域月土壤侵蚀量的定量
模拟。
(3)在ArcGIS环境下利用ArcObject组件和Microsoft Visual C#语言,框
架,初步实现了上述算法。输入有关参数,可完成区域土壤侵蚀模拟计算并输出水土
流失系列图。
(4)在延河流域的试运行结果表明,输出图形空间格局和结构符合实际情况,
宏观上主要受土地利用和气候特征影响,微观上主要受地形微起伏影响。
关键词:区域水土流失,土壤侵蚀模型,地理信息系统,算法设计,模拟
IV 基于 GIS 区域水土流失模型的算法设计与实现
The Design and Implementation of the Algorithms in Regional Soil
Erosion model based on GIS

Student:Yao Zhihong Supervisors:Professor Yang Qinke
Major: Soil science Research field: Application of GIS in soil science

ABSTRACT

A regional soil erosion model is an effective tool for regional soil erosion survey and
policy-making for water and soil conservation. It is one of the scientific frontier in soil
erosion prediction, needed to be studied This study, based on the regional soil erosion
processes and DEMs, divided the study area into regular cells and designed cell-based
models for runoff and sediment processes. The sub-processes of interception, infiltration,
surface storage, flow velocity, transport capacity, detachment and deposition were taken
into account in the model. The monthly precipitation was assumed as a single rainfall event,
divided into several periods and was taken as an input for model operation. Accumulation
of runoff and sediment among units was calculated b