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        GIS環(huán)境下基于DEM流域水文地理信息的提取

        2014-12-15 08:55:52宋亞婭
        地下水 2014年6期
        關(guān)鍵詞:汀江集水河網(wǎng)

        張 振,宋亞婭

        (1.武警水電第一支隊,河北 唐山063004;2.陜西省地質(zhì)調(diào)查中心,陜西 西安7100163)

        從20世紀(jì)90年代以來,隨著科學(xué)技術(shù)、空間技術(shù)的迅速發(fā)展及計算機圖形理論的迅速完善,水文學(xué)的研究方法也開始產(chǎn)生了根本性的變化,水文學(xué)與計算機及信息技術(shù)的交叉形成了數(shù)字水文學(xué)[1-2]。數(shù)字水文學(xué)的發(fā)展,促使流域地形、分水線、河網(wǎng)、子流域的提取和集水面積的計算等都能通過數(shù)字技術(shù)實現(xiàn),豐富了模型信息,提高了水文模擬的效率。在流域水文模型構(gòu)建中,利用數(shù)字高程模型(DEM)提取流域水文信息是數(shù)字水文學(xué)研究的熱點[3-5]。

        國內(nèi)外眾多研究表明,利用GIS[6]技術(shù)結(jié)合流域數(shù)字高程模型(DEM)提取流域的匯流累積量、水流方向、水流長度、河網(wǎng)密度、河網(wǎng)分級、子流域劃分等水文特征信息是一種可行且高效的方法。本文嘗試?yán)肎IS技術(shù)與DEM相結(jié)合,利用水文年鑒提供的水文站點經(jīng)緯度,依據(jù)流域的面積作為控制信息,提取研究流域、流域河網(wǎng)水系并進行流域內(nèi)河流分級處理,利用提取的流域分析流域的主河道長、流域長度、流域形狀系數(shù)各級河流的長度,為流域的水文設(shè)計提供設(shè)計依據(jù)。

        1 流域水文地理信息提取原理與方法

        利用ArcGIS10.0軟件及其Hydrology水文擴展模塊,提取流域特征信息主要包括以下幾個步驟:提取流域原始的DEM,對原始DEM進行洼地填充、確定水流方向、計算匯流累積量、捕捉流域控制點、調(diào)整流域控制點、確定流域控制點、提取研究流域、提取流域河網(wǎng)水系、流域河流分級、分析流域特征信息。

        1.1 流向分析和匯流累積量計算

        原始的DEM柵格數(shù)據(jù)需要進行填洼或削峰處理,以消除原始數(shù)據(jù)中的洼地(Sinks)或尖峰(Peaks),生成連續(xù)水系。利用水文分析模塊中的Sink工具對原始DEM進行預(yù)處理,找出洼地區(qū)域,然后使用Fill工具,對洼地進行填充,生成無洼地的DEM,削峰的方法與其類似。

        ArcGIS10.0水文分析模塊采用D8算法確定水流方向,該算法依據(jù)一個柵格單元水流總是沿斜坡最陡方向流動的原理,其水流總是流向與之相鄰近的8個格網(wǎng)點中坡度最陡的單元格,一般用最大距離權(quán)落差(最大坡降法)來計算水流方向,生成流向柵格文件。坡度的計算式如下:

        式中,hi為柵格 的單元高程,hj為與柵格i相鄰柵格j的高程,D為柵格i與柵格j之間的中心距離。

        在流域中所有柵格點流向都確定的基礎(chǔ)上,根據(jù)水流方向計算每個柵格點上游匯聚到該柵格點的柵格總數(shù),進而得到該柵格點的集水面積,建立流域水流聚集點數(shù)據(jù)模型。

        1.2 基于AHT流域的提取

        利用ArcGIS10.0中 AHT(ArcGIS Hydro Tools)進行子流域的提取。將流域出水口數(shù)據(jù)即水文站地理坐標(biāo)的柵格數(shù)據(jù),加載到累積流上,利用hydrology工具集中的watershed工具,輸入水流方向數(shù)據(jù)和流域出口點數(shù)據(jù),即可得到出口點所控制的流域。利用Data Management Tools與Conversion Tools計算流域面積,若計算的流域面積與實測流域面積差值的絕對值小于10%,則該流域即為要提取的流域,反之,重新加載流域出口點的柵格數(shù)據(jù),直到得到滿意的結(jié)果為止。

        1.3 基于AHT流域水系的提取及河流分級

        根據(jù)空間分析(Spatial Analyst Tools)中的計算工具(Con),利用已建立的柵格流向格網(wǎng)數(shù)據(jù)模型和水流集聚柵格數(shù)據(jù)模型,設(shè)定合適的閾值,閾值的設(shè)定是河網(wǎng)的提取過程中關(guān)鍵的一步,直接影響到河網(wǎng)的提取結(jié)果,閾值應(yīng)符合研究區(qū)域地形地貌條件,可以流域的氣候特征進行確定。將流域中柵格匯流量大于閾值的柵格點標(biāo)記出來,就可得到流域水系。

        河網(wǎng)分級就是對河流網(wǎng)絡(luò)進行分級別的數(shù)字標(biāo)識。在ArcGIS10.0的水文分析模塊中,提供 Shreve分級和 Strahler分級兩種河網(wǎng)分級方法。按Strshler的水系系統(tǒng)分級方法:根據(jù)設(shè)定的集水面積閾值,在整個流域內(nèi)追索柵格點上游集水面積等于上游集水面積閾值的點,這些柵格點就是水系的起始點,沿著水流方向,追索柵格點上游集水面積大于上游集水面積閾值的點,這些點構(gòu)成水道,當(dāng)追索到水系交匯點時,完成Ⅰ級水系的追索。接著從兩個Ⅰ級水系的交匯點開始,向下游追索Ⅱ級水系,以此類推,追索出所有的高級水系。

        運用ArcGIS10.0中AHT模塊,利用AHT模塊工具集中Stream Order、Stream to Feature將上一步生成的柵格河網(wǎng)進行矢量化,得到矢量形式的河網(wǎng)圖。對于矢量格式的河網(wǎng)圖,可通過地圖編輯工具進行編輯和修改,以生成符合實際要求的河網(wǎng)圖。

        2 應(yīng)用實例

        2.1 流域概況

        汀江發(fā)源于武夷山南段東南一側(cè)寧化縣境內(nèi)木馬山北坡,全長328 km,其中在福建省境內(nèi)285 km,上杭境內(nèi)112 km。汀江支流眾多,大于500 km2以上的支流有:濯田河、桃瀾溪(又名小瀾溪)、舊縣河、黃潭河、永定河、金豐溪6條[7]。圖1為測站分布示意圖,表1為汀江流域水文測站信息表。

        圖1 測站分布示意圖

        表1 汀江流域水文測站信息表

        2.2 汀江流域觀音橋、官莊等子流域的提取

        利用DEM及GIS技術(shù)提取汀江觀音橋流域、官莊流域、上杭流域、濯田流域、陂下流域、楊家坊流域的水文地理信息,為水文資料的移置提供依據(jù)。汀江流域現(xiàn)有的資料有測站粗略分布圖、年鑒記錄的各水文測站的集水面積及其經(jīng)緯度。根據(jù)汀江流域6個水文測站的的地理坐標(biāo),依據(jù)其實測的集水面積提取汀江流域?qū)?yīng)的6個子流域。表2為汀江流域觀音橋、官莊等子流域提取集水面積與實際集水面積比較表,提取結(jié)果如圖2所示。

        從表2中可以濯田流域、楊家坊流域用軟件提取的流域面積與實際量測的面積數(shù)據(jù)非常接近,相對誤差都在1%以內(nèi),說明用GIS軟件提取的以上2個流域與實際流域非常吻合;觀音橋流域、官莊流域用軟件提取的流域面積與實際量測的面積數(shù)據(jù)相對誤差在4%以內(nèi),說明用GIS軟件提取的以2個流域與實際流域比較吻合;其余的相對誤差控制在10%以內(nèi),說明用GIS軟件提取的流域與實際流域的誤差在可接受范圍內(nèi)。所以總體上講,利用柵格DEM數(shù)據(jù),將水文測站作為控制點,提取的流域從效率和精度上都是可行的,結(jié)果與實際情況基本一致。

        圖2 汀江流域相應(yīng)子流域提取圖

        表2 汀江子流域集水面積的提取值與實際值比較表

        2.3 汀江流域觀音橋、官莊等子流域河網(wǎng)的提取及河流分級

        河網(wǎng)是在匯流累積量的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。DEM中某柵格點若能形成水系,則需上游有一定的積水區(qū)域,因此在提取河網(wǎng)時,需要給定一個集水面積的閥值。集水閥值設(shè)定的大小,將直接決定提取河網(wǎng)的詳細(xì)程度。本文通過多次試驗及研究的需要,利用所生成的匯流柵格圖,設(shè)定生成河網(wǎng)的閾值為1 000個柵格,這一過程均在Hydrology模塊下實現(xiàn)。圖3為汀江6個水文站點控制子流域的河流分級圖。

        圖3 汀江流域相應(yīng)子流域河流分級圖

        對汀江6個子流域的各級河流進行統(tǒng) 計分析,結(jié)果如表3所示。

        表3 汀江子流域的河流統(tǒng)計表

        由表3可以得到,觀音橋流域主河道長占河流總長的33.0%,官莊流域主河道長占河流總長的48.1%,桃溪流域主河道長占河流總長的23.0%,坡下流域主河道長占河流總長的22.8%,濯田流域主河道長占河流總長的29.1%,楊家坊流域主河道長占河流總長的27.8%,需要說明的是,這里的河道總長是1級河流、2級河流、3級河流的長度總和。

        3 結(jié)語

        (1)以DEM為基本的技術(shù)手段,利用GIS軟件,提取了流域的水文地理信息,分析計算得到了各子流域的長度、寬度、流域系數(shù)、流域主河道長,為無資料地區(qū)水文設(shè)計時參證流域的選取提供了相應(yīng)的地形地貌資料。

        (2)GIS環(huán)境下基于DEM流域水文地理信息提取的關(guān)鍵是流域集水閥值的取值,不同集水閥值提取的河網(wǎng)不同,對計算結(jié)果的影響也就不同。如何確定提取的河網(wǎng)與自然水系相符的集水閥值方法還有待進一步研究。

        [1]李紀(jì)人,章四龍.地理信息系統(tǒng)和流域水文模擬[J].水科學(xué)進展.1995(1):81 -85.北京:科學(xué)出版社.2007:429-445.

        [2]Turcotte R,F(xiàn)ortin J P,Rousseau A N,et al.Determination of the drainage structure of a watershed using a digital elevation model and a digital river and lake network[J].Journal of Hydrology,2001,240(3-4):225-242.

        [3]熊立華,郭生練,KieranM·O'Connor.利用DEM提取地貌指數(shù)的方法述評[J].水科學(xué)進展.2012,13(6):775-780.

        [4]徐新良,莊大方,賈紹鳳,等.GIS環(huán)境下基于 DEM的中國流域自動提取方法[J].長江流域資源與環(huán)境.2007,13(4):333-348.

        [5]藺彬彬,張亞瓊,武鵬林.GIS環(huán)境下基于DEM的三川河流域特征提取[J].中國農(nóng)村水利水電.2013,(3)34-36.

        [6]張超,陳丙咸,鄔倫.地理信息系統(tǒng)[M].北京:高等教育出版社.2000.

        [7]宋亞婭,張振,黃振平,等.基于模糊識別理論無資料地區(qū)設(shè)計徑流典型年的選擇[J].河海大學(xué)學(xué)報.2014,1(42).

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