基于gis和rs的山地分布式流域水文模型研究

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1、新疆农业大学硕士学位论文基于GIS和RS的山地分布式流域水文模型研究姓名：侯磊申请学位级别：硕士专业：水文学及水资源指导教师：姜卉芳;董新光20080501摘要分布式模型是研究水文自然规律和解决水文实践问题的重要工具，它基于单元网格或者子流域，需要许多的过程参数，要求输入数据能够充分反映流域空间的水文异质性，对数据获取有很高的要求。地理信息系统、遥感等技术手段可提供覆盖全球的经纬度、高程信息以及时效性很强的各波段辐射等信息，并可通过这些信息来反演地表温度、植被指数、积雪覆盖、蒸发等大范围高时间密度和高空间密度的数据信息。GIS、RS手段获取信息相比传

2、统方法成本较低，能获取面分布信息，这符合分布式水文模型的输入要求。本文尝试利用GIS、RS手段获取流域气温、蒸发等信息，建立分布式水文模型，为资料缺乏地区和无资料地区的分布式流域水文模型应用创造条件。本文根据美国国家地球物理数据中心USGS提供的90米数字高程模型(DEM)数据，利用地理信息系统空间分析的功能，获取地面高程的空间分布、坡度坡向等地貌参数，而且提取流域的水系、分水线、子流域边界等。传统水文模型建立时，多采用水文或遥测站点的单个观测点的雨量、气温、蒸发值来估算面平均雨量、气温、蒸发值，这对站点分布依赖性很强，尤其在山区站点的代表性对估算结

3、果影响很大。本文在获取流域地貌信息和流域水系信息的基础之上，在GIS手段的支持下，根据不同高程坡向雨量站观测值与积雪遥感信息分析降水的空间分布，结合地统计学方法，尝试生成接近实际情况的栅格式降雨信息、等雨量线信息以及水文模型所需要的面分布雨量信息。针对遥感技术的特点以及蒸散产生原理，利用MODIS遥感信息计算获取了栅格式地温信息、归一化植被指数信息、积雪覆盖信息，并对地温与气温相关关系以及地温数据的可靠性进行了分析论证；建立了基于地表能量平衡原理的SEBAL模型，并对研究区蒸发信息的反演进行了研究，获取更加具有物理意义的栅格式蒸发信息，并对SEBAL

4、模型的参数敏感性进行了初步研究。最终，根据上述流域下垫面信息、降雨、气温、蒸发、积雪覆盖等分布式信息，在融雪型新安江三水源模型的基础上，建立了反映天山西部山区流域特点的山地分布式水文模型。结果比较满意。本文的主要贡献在于对比不同地统计学方法和基于不同模型的地统计学法的插值I结果，确定在该研究区应用相对较好的插值模型和方法。分析基于遥感手段反演获取的地温信息与传统手段获取的气温信息的相关性，从而利用地温分布式信息推算气温分布式信息。在RS和MODIS数据支持下建立了适用于天山西部山区的SEBAL模型，反演获取研究区蒸发的分布式信息，分析SEBAL模型在

5、山区应用时参数的敏感性，验证所获取的蒸发分布式信息的可靠性，为山区等资料缺乏地区分布式水文模型的建立提供一套分布式输入信息的获取方法。关键词：GIS、RS、分布式水文模型、DEM、新安江模型、SEBALIIAbstractDistributedHydrologicModelisanimportantinstrumenttostudyhydrologicpatternandsolvepracticalhydrologicproblems．itisbasedgridorsub-watershed，whichrequiresmanyprocessparam

6、etersanddatasfullyreflectingthehydrologicheterogeneityofthewatershedspace．T‘echnologieslikegeographicinformationsystemandremotesensingCallprovideinformationcovingthewholeearth，elevationinformationandinformationofradiationofeverywavebrand⋯，withwhich，darnsoflarge—scale，highdensit

7、yoftimeandspacelikegroundsurfacetemperature，vegetationindex，SnOWcovering，evaporationcouldbeinversed．LowCOStisanadvanatagewhencomparingtheinformationfromGIS，RSwithtraditionmethods，andtheinformationcapturedarcaverageinformationonthesurfacearecaptured，whichfitstotheinputrequiremen

8、tofdistributedhydrologicmodel．Inthisdissertation，theau