基于dem的流域特征提取综述

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1、第18卷第2期地球科学进展Vol.18No.22003年4月ADVANCEINEARTHSCIENCESApr.，2003文章编号：1001-8166（2003）02-0251-06곘基于DEM的流域特征提取综述李丽，郝振纯（河海大学水资源开发利用国家专业实验室，江苏南京210098）摘要：回顾了自DEM出现以来它在流域特征提取方面的应用和发展，论述和比较了提取流域特征的各种方法。包括确定流向的单流向法（D8法、Rho8法、Lea方法、DEMON法以及D∞法）和多流向法；提取河网的识别谷点法和基于流向提取河网的方法；提取河网过程中洼地和平原区的流向确定、河网提取

2、的方法；划分子流域和提取流域边界线的方法；计算分布式子流域特征的方法，其中重点论述了子流域长度和坡度的计算方法，以及提取控制点所控制的排水区的方法。关键词：DEM；流域特征；河网中图分类号：P333文献标识码：A［4］取。最先出现的提取流域特征的方法是1975年0引言Peuker等所用的基于谷点识别的方法［2］，但该法会20世纪50年代后期以来，DEM（DigitalEleva-生成许多不连续的河道片段，并会产生非单网格宽tionModel）在测绘、土木工程、地质、矿山工程、景观（用该方法提取的河网有可能在其垂直于水流方向［5］建筑、道路设计、防洪、农业、规划、

3、军事工程、飞行器上占有2个或2个以上的网格）的河网。目前应［1］［6］与战场仿真等领域取得了广泛应用。在水文模用最广泛的方法仍然是1984年由Mark等提出的拟领域中，由DEM提取地形特征的研究在国外从提取流域特征的TOPAZ（TopographicPArameteriZa-20世纪60年代就开始了，其高峰出现在80～90年tion）方法，该方法中生成河网采用的是D8法［7］。代。而在国内是从90年代才开始的，并且重点是对后来发展起来的流向判断方法还有多流向法和Lea［8］国外软件的应用。在该领域中，80年代之前的研究方法等。是比较少的，研究范围也仅限于分水线和

4、山谷的识在提取单一信息的过程中有很多问题需要解［2］别和提取。而在80～90年代取得了飞速的发展，决，例如流向的确定、不连续河道的连接、洼地和平相继出现了各种提取河网、流域边界以及划分子流原区的处理等。而对于分布式流域特征的提取，主域的方法。近几年来，其研究的重点又从提取单一要影响因素就是流域特征的物理概念和提取方法。地形特征（即流域中所有点的特征都是整个流域特对这些流域特征的提取方法，本文将作简单的介绍征不可或缺的一部分，由它们组成的流域特征是唯和对比。一的），如河网、分水线等，转到了分布式子流域特［3］1流向判断征（distributedsubcatchme

5、ntproperties，即对于每个点，该特征的取值都不同，可以通过数据精简模型流向判断是建立在3×3的DEM基础上的，虽求取整个流域中最具代表性的值）的提取研究上，然进行流向判断的方法有单流向法和多流向法之如子流域长度、坡度、河网密度等的研究计算，其计分，但单流向法因其确定简单、应用方便而应用最算方法也是各有千秋，但却都有赖于单一信息的提广，关于单流向的确定也出现了多种方法，在这方面곘收稿日期：2002-05-13；修回日期：2002-10-10．基金项目：国家重点基础研究发展规划项目“我国生存环境演变和北方干旱化趋势研究”（编号：G199043400）资助.

6、作者简介：李丽（1978-），女，河南济源人，硕士研究生，主要从事水文水资源研究.E-mail：llwjh＠163.com252地球科学进展第18卷有较多的参考文献。向角，沿不同方向的直线片段所组成的路径向下游流1.1单流向法出。这种算法模拟了沿水流路径的每个网格周界上单流向法假定一个网格中的水流只从一个方向的水流流入和流出的点。用该法可以进行连续的流流出网格，然后根据网格高程判断水流方向，再由得向判断，即每个中心网格流向的取值范围都从0～出的流向栅格进行更进一步的信息提取，如河网、边2π。但它仍然存在着将二维的水流源简化为点源，将界线、子流域长度和坡度等。目前

7、应用最广泛的单二维的水流路径简化为一维的线来处理的问题。流向法是D8［7］法。此外，还有Rho8方法、DEMON1.1.3DEMON法［9］1994年Costa-Cabral等［9］法和D∞法等，下面将分别介绍。提出了DEMON（Dig-1.1.1D8法italElevationModelNetworks）法。该方法中充分考D8法假设单个网格中的水流只有8种可能的虑了这样一个现实：水流是二维地均一地起源于某流向，即流入与之相邻的8个网格中。它用最陡坡个网格表面，而不是从水流中心开始，水流路径的宽度法来确定水流的方向，即在3×3的DEM网格上，度也是可变的，并非单

8、网格宽。它用高程张量来表