技術(shù)在水文學(xué)中的應(yīng)ppt課件

1、Zuo Qiting第五章第五章3S技術(shù)在水文學(xué)技術(shù)在水文學(xué)中的運用中的運用 Zuo Qiting 3S技術(shù)概述RS在水文模擬中的運用在水文模擬中的運用DEM在水文模擬中的運用在水文模擬中的運用第五章第五章 3S 3S技術(shù)在水文學(xué)中的運用技術(shù)在水文學(xué)中的運用主要內(nèi)容主要內(nèi)容Zuo Qiting5.1 3S5.1 3S技術(shù)概述技術(shù)概述5.1.1 5.1.1 遙感遙感RSRS技術(shù)技術(shù) 遙感根本概念遙感根本概念 遙感技術(shù)是一種以非直接接觸方法對遠間隔目遙感技術(shù)是一種以非直接接觸方法對遠間隔目的進展探測的技術(shù)。的進展探測的技術(shù)。 遙感技術(shù)系統(tǒng)由遙感平臺、

2、傳感器、遙感遙感技術(shù)系統(tǒng)由遙感平臺、傳感器、遙感介質(zhì)、數(shù)據(jù)處置和運用五部分組成。介質(zhì)、數(shù)據(jù)處置和運用五部分組成。 遙感的物理根底是：遙感的物理根底是：“一切物體，由于其一切物體，由于其種類及環(huán)境條件的不同，因此具有反射或輻射不同種類及環(huán)境條件的不同，因此具有反射或輻射不同波長電磁波的特性。波長電磁波的特性。 Zuo Qiting 由于描畫水文過程的數(shù)據(jù)有兩種：一種是描畫由于描畫水文過程的數(shù)據(jù)有兩種：一種是描畫水循環(huán)本身的數(shù)據(jù)；另一種是描畫水循環(huán)環(huán)境的數(shù)水循環(huán)本身的數(shù)據(jù)；另一種是描畫水循環(huán)環(huán)境的數(shù)據(jù)。而這兩種數(shù)據(jù)本身都具有空間性和時間性，因據(jù)。而這兩種數(shù)據(jù)本身都具有空間性和時間性，因此遙感數(shù)據(jù)也

3、具有空間和時間的特性。此遙感數(shù)據(jù)也具有空間和時間的特性。 遙感數(shù)據(jù)的特點遙感數(shù)據(jù)的特點遙感數(shù)據(jù)構(gòu)造類型轉(zhuǎn)換具有下述三方面含義：遙感數(shù)據(jù)構(gòu)造類型轉(zhuǎn)換具有下述三方面含義：第一，掃描影像數(shù)據(jù)的構(gòu)造呈柵格型；第一，掃描影像數(shù)據(jù)的構(gòu)造呈柵格型；第二，在信息系統(tǒng)中，矢量型數(shù)據(jù)構(gòu)造與柵格型數(shù)據(jù)構(gòu)造第二，在信息系統(tǒng)中，矢量型數(shù)據(jù)構(gòu)造與柵格型數(shù)據(jù)構(gòu)造可以相互轉(zhuǎn)換；可以相互轉(zhuǎn)換； 第三，位于每一柵格上的事物特征與屬性都可以數(shù)字化，第三，位于每一柵格上的事物特征與屬性都可以數(shù)字化，以順應(yīng)水文計算的需求。以順應(yīng)水文計算的需求。Zuo Qiting5.1.2 5.1.2 全球定位系統(tǒng)全球定

4、位系統(tǒng)GPSGPS技術(shù)技術(shù) GPS GPS根本系統(tǒng)根本系統(tǒng) GPS GPS的根本系統(tǒng)由的根本系統(tǒng)由GPSGPS衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)和統(tǒng)和GPSGPS信號接納機三部分構(gòu)成。信號接納機三部分構(gòu)成。GPSGPS衛(wèi)星星座共衛(wèi)星星座共有有2424顆衛(wèi)星，其中顆衛(wèi)星，其中2121顆是任務(wù)衛(wèi)星，顆是任務(wù)衛(wèi)星，3 3顆是在軌顆是在軌的備用衛(wèi)星。這些衛(wèi)星分布在的備用衛(wèi)星。這些衛(wèi)星分布在6 6個傾角為個傾角為5555度的度的圓形軌道上。衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)周期為圓形軌道上。衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)周期為1212恒星時恒星時718718分鐘。星座的這種分配可以確保地球上任何地分鐘。星座的這

5、種分配可以確保地球上任何地點，都能同時在地平線點，都能同時在地平線1010度以上區(qū)域內(nèi)接納到導(dǎo)度以上區(qū)域內(nèi)接納到導(dǎo)航定位必需的航定位必需的4 4顆衛(wèi)星的顆衛(wèi)星的GPSGPS信號，從而實現(xiàn)全球信號，從而實現(xiàn)全球的三維定位和導(dǎo)航。的三維定位和導(dǎo)航。Zuo Qiting GPS GPS導(dǎo)航、定位原理導(dǎo)航、定位原理 在地面監(jiān)控系統(tǒng)的支持下，在地面監(jiān)控系統(tǒng)的支持下，GPSGPS星座的衛(wèi)星向?qū)拸V用戶星座的衛(wèi)星向?qū)拸V用戶延續(xù)不斷地發(fā)送導(dǎo)航定位信號并報告本人和其他衛(wèi)星的位延續(xù)不斷地發(fā)送導(dǎo)航定位信號并報告本人和其他衛(wèi)星的位置。由于置。由于GPSGPS衛(wèi)星在空中的位置是知的，這樣用戶只

6、需用衛(wèi)星在空中的位置是知的，這樣用戶只需用GPSGPS接納機同時測得某一時辰接納機到視場中三顆接納機同時測得某一時辰接納機到視場中三顆GPSGPS衛(wèi)星衛(wèi)星的間隔，就可以用間隔交會的方法求解用戶所在地的三維的間隔，就可以用間隔交會的方法求解用戶所在地的三維坐標。因此，全球定位系統(tǒng)是一種采取間隔交會法的衛(wèi)星坐標。因此，全球定位系統(tǒng)是一種采取間隔交會法的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。導(dǎo)航定位系統(tǒng)。Zuo Qiting GPS GPS測距碼測距碼 GPS GPS經(jīng)過比較衛(wèi)星和接納機在各自時鐘控制下經(jīng)過比較衛(wèi)星和接納機在各自時鐘控制下所產(chǎn)生的具有一樣構(gòu)造的測距碼和本地碼，來確定所產(chǎn)生的具

7、有一樣構(gòu)造的測距碼和本地碼，來確定信號傳播時間，從而確定間隔。信號傳播時間，從而確定間隔。 GPS GPS測距碼分為粗碼和精碼。粗碼的碼元長度測距碼分為粗碼和精碼。粗碼的碼元長度每個碼所繼續(xù)的時間與光速的乘積為每個碼所繼續(xù)的時間與光速的乘積為293m293m，精碼的碼元長度為精碼的碼元長度為29.3m29.3m。由于相關(guān)處置的精度。由于相關(guān)處置的精度大約為碼元長度的大約為碼元長度的1/1001/100左右。因此用精碼測距左右。因此用精碼測距可以獲得更高的精度?？梢垣@得更高的精度。 Zuo Qiting5.1.3 5.1.3 地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)GISGIS技術(shù)技術(shù) GIS5.

8、1.3.1 GIS的根本概念的根本概念 廣義的地理信息系統(tǒng)包括：管理和運用地理信息系廣義的地理信息系統(tǒng)包括：管理和運用地理信息系統(tǒng)的人；描畫地球外表空間分布事物的地理數(shù)據(jù)；管統(tǒng)的人；描畫地球外表空間分布事物的地理數(shù)據(jù)；管理與分析空間數(shù)據(jù)的軟件；輸入、存儲、處置和輸出地理與分析空間數(shù)據(jù)的軟件；輸入、存儲、處置和輸出地理數(shù)據(jù)的硬件。理數(shù)據(jù)的硬件。 狹義的地理信息系統(tǒng)是一個具有多種功能的計算機軟、狹義的地理信息系統(tǒng)是一個具有多種功能的計算機軟、硬件系統(tǒng)。它是一個硬件系統(tǒng)。它是一個“具有空間數(shù)據(jù)的采集、存儲、檢索、具有空間數(shù)據(jù)的采集、存儲、檢索、分析和可視化的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。分析和可視化的數(shù)據(jù)庫管理系

9、統(tǒng)。Zuo Qiting GIS GIS的主要功能的主要功能地理信息系統(tǒng)的根本功能有地理信息系統(tǒng)的根本功能有5 5項：項： 數(shù)據(jù)采集與編輯功能。數(shù)據(jù)采集與編輯功能。 地理數(shù)據(jù)庫管理功能。地理數(shù)據(jù)庫管理功能。 制圖功能。制圖功能。 空間查詢與空間分析功能。空間查詢與空間分析功能。 地形分析等多種功能。地形分析等多種功能。 Zuo Qiting5.2 RS5.2 RS在水文模擬中的運用在水文模擬中的運用5.2.1 5.2.1 水文遙感數(shù)據(jù)水文遙感數(shù)據(jù) 由于水體在可見光、近紅外、熱紅外、微波等波段上具有由于水體在可見光、近紅外、熱紅外、微波等波段上具有獨特的光譜特性在遙感

10、圖像上很容易被識別出來。同時，水體獨特的光譜特性在遙感圖像上很容易被識別出來。同時，水體內(nèi)所含的物質(zhì)如泥沙、礦物質(zhì)、氧化物等，可以使遙感圖像發(fā)內(nèi)所含的物質(zhì)如泥沙、礦物質(zhì)、氧化物等，可以使遙感圖像發(fā)生變化，也能被識別出來。與水有關(guān)的土壤、巖層、植被等也生變化，也能被識別出來。與水有關(guān)的土壤、巖層、植被等也因受水體影響，很容易在遙感圖像上識別出來。遙感技術(shù)在水因受水體影響，很容易在遙感圖像上識別出來。遙感技術(shù)在水文學(xué)中的應(yīng)器具有得天獨厚的優(yōu)勢魏文秋，文學(xué)中的應(yīng)器具有得天獨厚的優(yōu)勢魏文秋，19951995。 遙感探測水文要素大體有以下幾種類型：地表水、土壤遙感探測水文要素大體有以下幾種類型：地表水、

11、土壤及地下水、雪與冰、水質(zhì)、流域特征流域面積、坡面匯流及地下水、雪與冰、水質(zhì)、流域特征流域面積、坡面匯流長度、外表坡度、地面覆蓋類型、土地利用、地面反射率長度、外表坡度、地面覆蓋類型、土地利用、地面反射率等、氣候水文要素降水、土壤蒸發(fā)與植被蒸騰、水面蒸等、氣候水文要素降水、土壤蒸發(fā)與植被蒸騰、水面蒸發(fā)等等。發(fā)等等。 Zuo Qiting5.2.2 5.2.2 水文氣候遙感水文氣候遙感 水文氣候遙感包括：降水遙感水文氣候遙感包括：降水遙感 ，蒸發(fā)遙感，蒸發(fā)遙感 ，積雪遙感積雪遙感 ，地表水遙感，地表水遙感 ，土壤水遙感，地下水遙，土壤水遙感，地下水遙感感 。 1972 1972年年P(guān)riestl

12、ey Priestley 和和Taylor Taylor 提出了一種直接提出了一種直接利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)計算潛在蒸發(fā)的公式。利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)計算潛在蒸發(fā)的公式。 LRETn28. .1式中：式中：為飽和水汽壓與溫度關(guān)系曲線的斜率；為飽和水汽壓與溫度關(guān)系曲線的斜率；為濕度為濕度計常數(shù)；計常數(shù)；RnRn為凈輻射；為凈輻射；L L 為汽化潛熱為汽化潛熱 。Zuo Qiting5.2.3 5.2.3 地表特征遙感地表特征遙感 地表特征也稱水文下墊面，它影響著徑流、泥地表特征也稱水文下墊面，它影響著徑流、泥沙及污染物的構(gòu)成、運移及存儲過程。沙及污染物的構(gòu)成、運移及存儲過程。 地表特征遙

13、感包括：地貌形狀，植被類型，土地表特征遙感包括：地貌形狀，植被類型，土壤類型。壤類型。Zuo Qiting5.3 DEM5.3 DEM在水文模擬中的運用在水文模擬中的運用5.3.1 5.3.1 關(guān)于關(guān)于DEMDEM的概述的概述 數(shù)字高程模型數(shù)字高程模型DEMDEMDigital Elevation ModelDigital Elevation Model是由美國麻省理工學(xué)院是由美國麻省理工學(xué)院Chaires L.MillerChaires L.Miller教授于教授于19561956年提出來的，其目的是用攝影丈量或其他技術(shù)手段獲年提出來的，其目的是用攝影丈量或其他技術(shù)手段獲得地形數(shù)據(jù)，在滿足一

14、定精度的條件下，用離散數(shù)字得地形數(shù)據(jù)，在滿足一定精度的條件下，用離散數(shù)字的方式在計算機中進展表示，并用數(shù)字計算的方式進的方式在計算機中進展表示，并用數(shù)字計算的方式進展各種分析。展各種分析。DEMDEM作為地理信息系統(tǒng)的根底數(shù)據(jù)，已作為地理信息系統(tǒng)的根底數(shù)據(jù)，已在測繪、地質(zhì)、土木工程、水利、建筑等許多領(lǐng)域得在測繪、地質(zhì)、土木工程、水利、建筑等許多領(lǐng)域得到廣泛運用。到廣泛運用。 Zuo Qiting DEM DEM的根本知識的根本知識1 1地形的數(shù)字描畫地形的數(shù)字描畫 1958 1958年年MillerMiller和和LaflammeLaflamme提出了數(shù)字地形模型提

15、出了數(shù)字地形模型DTM(Digital Terrain Model)DTM(Digital Terrain Model)的概念，并給出了定義：的概念，并給出了定義：“數(shù)字地形模型是利用一個恣意坐標場中大量選擇的知數(shù)字地形模型是利用一個恣意坐標場中大量選擇的知X X、Y Y、Z Z的坐標點對延續(xù)地面的一個簡單的統(tǒng)計表示。的坐標點對延續(xù)地面的一個簡單的統(tǒng)計表示。 它的更通用的定義是描畫地球外表形狀多種信息空間分布它的更通用的定義是描畫地球外表形狀多種信息空間分布的有序數(shù)值陣列。它的本質(zhì)共性是二維地理空間定位和數(shù)字描的有序數(shù)值陣列。它的本質(zhì)共性是二維地理空間定位和數(shù)字描畫。畫。 Zuo Qiting

16、 從數(shù)學(xué)的角度，從數(shù)學(xué)的角度，DEM可以用以下二維函數(shù)系列來可以用以下二維函數(shù)系列來概括地表示數(shù)字地形模型的豐富內(nèi)容和多樣方式：概括地表示數(shù)字地形模型的豐富內(nèi)容和多樣方式：), 3 , 2 , 1;, 3 , 2 , 1( ,npmkvufKppkp.1式中，式中，Kp第第p號地面點可以是單一的點，但普通是某點及其微小號地面點可以是單一的點，但普通是某點及其微小 鄰域所劃定的一個地外表元上的第鄰域所劃定的一個地外表元上的第k類地面特性信息的取值；類地面特性信息的取值； up,vp第第p號地面點的二維坐標，可以是采用任一地圖投影的號地面點的二維坐標，可以是采用任一地圖投影的平面坐

17、標，或者是經(jīng)緯度和矩陣的行列號等；平面坐標，或者是經(jīng)緯度和矩陣的行列號等； m 地面特性信息類型的數(shù)目地面特性信息類型的數(shù)目m1； n 地面點的個數(shù)。地面點的個數(shù)。Zuo Qiting2 2DEMDEM的含義和特點的含義和特點 DEM DEM是構(gòu)成是構(gòu)成DTMDTM的根底，它是對地球外表地形地貌的一的根底，它是對地球外表地形地貌的一種離散的數(shù)字表示。實踐上，在式種離散的數(shù)字表示。實踐上，在式.1中，當中，當m=1m=1且且f1f1為地面高程的映射，為地面高程的映射，upup，vpvp為矩陣行列號時，式為矩陣行列號時，式.1表達的數(shù)字地面模型即所謂的數(shù)字高程模型表

18、達的數(shù)字地面模型即所謂的數(shù)字高程模型DEMDEM。顯然，顯然，DEMDEM是是DTMDTM的一個子集，用函數(shù)的方式描畫為：的一個子集，用函數(shù)的方式描畫為： niZYXViiii, 3 , 2 , 1 ,.2式式.2中，中，XiXi，YiYi是平面坐標，是平面坐標，ZiZi是是XiXi，YiYi對應(yīng)對應(yīng)的高程。的高程。 Zuo Qiting DEM作為地形外表的一種數(shù)字表達方式，有如下特點：容易以多種方式顯示地形信息；精度不會損失；容易實現(xiàn)自動化和實時化。 概括起來，數(shù)字高程模型具有以下顯著特點：概括起來，數(shù)字高程模型具有以下顯著特點：便于存儲、更新、傳播和計算機

19、自動處置；具有多便于存儲、更新、傳播和計算機自動處置；具有多比例尺特性，如比例尺特性，如1m1m分辨率的分辨率的DEMDEM自動涵蓋了更小分自動涵蓋了更小分辨率如辨率如10m10m和和100m100m的的DEMDEM內(nèi)容；特別適宜于各種定量內(nèi)容；特別適宜于各種定量分析與三維建模。分析與三維建模。Zuo Qiting3 3DEMDEM的分類的分類根據(jù)不同的分類規(guī)范，根據(jù)不同的分類規(guī)范，DEMDEM具有以下幾種類型：具有以下幾種類型：根據(jù)大小和覆蓋范圍分類：部分的根據(jù)大小和覆蓋范圍分類：部分的DEMDEMLocalLocal；全局的全局的DEMDEMGlobelGlobel；地域的；地域的DEMD

20、EMRegionalRegional。根據(jù)根據(jù)DEMDEM數(shù)據(jù)的規(guī)那么性分類：直測型數(shù)據(jù)的規(guī)那么性分類：直測型DEMDEM，計算，計算型型DEM DEM 。根據(jù)模型的延續(xù)性分類：不延續(xù)的根據(jù)模型的延續(xù)性分類：不延續(xù)的DEMDEM，延續(xù)的，延續(xù)的DEM DEM 。Zuo Qiting4 4DEMDEM數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)生成 DEM DEM數(shù)據(jù)包括平面位置和高程數(shù)據(jù)兩種信息，數(shù)據(jù)包括平面位置和高程數(shù)據(jù)兩種信息，可以直接在野外經(jīng)過全球儀或者可以直接在野外經(jīng)過全球儀或者GPSGPS、激光測距、激光測距儀等進展丈量，也可以間接地從航空影像或者遙儀等進展丈量，也可以間接地從航空影像或者遙感圖像以及現(xiàn)有的地形圖上

21、得到。感圖像以及現(xiàn)有的地形圖上得到。 目前，大規(guī)模采集目前，大規(guī)模采集DEMDEM數(shù)據(jù)最有效的方式是數(shù)據(jù)最有效的方式是攝影丈量和地形圖數(shù)字化。攝影丈量和地形圖數(shù)字化。Zuo Qiting5 5DEMDEM的數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)格式 在流域地形分析中，常用的在流域地形分析中，常用的DEMDEM有三種格式：柵有三種格式：柵格型格型GridGrid、不規(guī)那么三角網(wǎng)、不規(guī)那么三角網(wǎng)TINTIN，Triangular Triangular Irregular NetworkIrregular Network和等高線和等高線ContourContour。 其中柵格其中柵格DEMDEM的計算處置方法較簡單，在構(gòu)造

22、上容易與遙的計算處置方法較簡單，在構(gòu)造上容易與遙感數(shù)據(jù)相匹配，缺陷在于對復(fù)雜的地形難于確定適宜的格網(wǎng)感數(shù)據(jù)相匹配，缺陷在于對復(fù)雜的地形難于確定適宜的格網(wǎng)大小。格網(wǎng)太小，容易產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)冗余；格網(wǎng)太大，難大小。格網(wǎng)太小，容易產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)冗余；格網(wǎng)太大，難于反映復(fù)雜的地形。于反映復(fù)雜的地形。DEMDEM的三種數(shù)據(jù)格式在的三種數(shù)據(jù)格式在GISGIS的軟件中都可的軟件中都可以相互轉(zhuǎn)換。以相互轉(zhuǎn)換。Zuo QitingZuo Qiting 流域地形因子計算流域地形因子計算 坡度和坡向是兩個最常用的根本地形因子，在坡度和坡向是兩個最常用的根本地形因子，在DEMDEM運用中

23、擔當著非常重要的角色。運用中擔當著非常重要的角色。 地面上某點的坡度是表示地外表在該點傾斜程度的一個地面上某點的坡度是表示地外表在該點傾斜程度的一個量。因此，它是一個既有大小又有方向的矢量。坡度矢量從量。因此，它是一個既有大小又有方向的矢量。坡度矢量從數(shù)學(xué)上來講，其模等于地表曲面函數(shù)在該點的切平面與程度數(shù)學(xué)上來講，其模等于地表曲面函數(shù)在該點的切平面與程度面夾角的正切，其方向等于在該切平面上沿最大傾斜方向的面夾角的正切，其方向等于在該切平面上沿最大傾斜方向的某一矢量在程度面上的投影方向亦即坡向?？梢宰C明：某一矢量在程度面上的投影方向亦即坡向?？梢宰C明：任一斜面的坡度等于它在該斜面上兩個相互垂直方

24、向上的坡任一斜面的坡度等于它在該斜面上兩個相互垂直方向上的坡度分量的矢量和。度分量的矢量和。Zuo Qiting 計算坡度的方法可歸納為五種：四塊法、空間矢量分析法、擬合平面法、擬合曲面法、直接解法。經(jīng)證明，發(fā)現(xiàn)擬合曲面法是求解坡度的最正確方法。 擬合曲面法普通采用二次曲面，即擬合曲面法普通采用二次曲面，即3 33 3的窗口如圖的窗口如圖.2。每個窗口中心為一個高程點。點。每個窗口中心為一個高程點。點e e的坡度、坡向的坡度、坡向計算公式如下：計算公式如下：坡度的計算公式：坡度的計算公式：22snweSlopeSlopeSlope.3Zuo Qiting坡向的計

25、算公式：坡向的計算公式：wesnSlopeSlopeAspect/.4式中，式中，SlopeSlope為坡度，為坡度，AspectAspect為坡向，為坡向，Slope weSlope we為為 X X方向上方向上的坡度，的坡度，Slope snSlope sn為為Y Y方向上的坡度。方向上的坡度。Zuo Qiting關(guān)于關(guān)于Slope weSlope we、Slope snSlope sn的計算可采用以下算法：的計算可采用以下算法：算法算法1 1cellsizeeeSlopewe231cellsizeeeSlopesn2.5Zuo Qiting算法算法2

26、2： cellsizeeeeeeeSlopewe822637518 cellsizeeeeeeeSlopesn8227386.6式中，式中，cellsizecellsize為格網(wǎng)為格網(wǎng)DEMDEM的格網(wǎng)間隔。的格網(wǎng)間隔。E EHodgsonHodgson對有關(guān)坡度計算的幾種算法進展比較后，得出結(jié)論：對有關(guān)坡度計算的幾種算法進展比較后，得出結(jié)論：算法算法1 1的精度最高，計算效率也是最高的，其次是算法的精度最高，計算效率也是最高的，其次是算法2 2。 Zuo Qiting5.3.2 5.3.2 流域河網(wǎng)構(gòu)造提取流域河網(wǎng)構(gòu)造提取 三個根本水文因子數(shù)

27、字矩陣的生成三個根本水文因子數(shù)字矩陣的生成1 1無洼地無洼地DEMDEM的生成的生成 經(jīng)過消除洼地的處置可以生成無洼地經(jīng)過消除洼地的處置可以生成無洼地DEMDEM。在無洼。在無洼地地DEMDEM中，自然流水可以暢通無阻地流至區(qū)域地形的邊緣。中，自然流水可以暢通無阻地流至區(qū)域地形的邊緣。因此，借助無洼地因此，借助無洼地DEMDEM可以對原數(shù)字模型區(qū)域進展自然流可以對原數(shù)字模型區(qū)域進展自然流水模擬分析。水模擬分析。 目前，消除洼地的常用方法有濾波目前，消除洼地的常用方法有濾波Callaghan Callaghan MarkMark，19841984；MarkMark，19831983和填洼和填洼M

28、arksMarks，19841984；Jenson Jenson Domingue Domingue，19881988。濾波法可以消除孤立的、。濾波法可以消除孤立的、較淺的洼地，而保管較大的洼地；填洼法可以消除一切的較淺的洼地，而保管較大的洼地；填洼法可以消除一切的洼地，但會產(chǎn)生大片平坦的地形。洼地，但會產(chǎn)生大片平坦的地形。 Zuo QitingDEMDEM填洼效果填洼效果 Zuo Qiting2 2水流方向矩陣的計算水流方向矩陣的計算 水流方向是指水流分開網(wǎng)格時的指向，它決議著水流方向是指水流分開網(wǎng)格時的指向，它決議著地表徑流的方向及網(wǎng)格單元之間流量的分配。目前，地表徑流的方向及網(wǎng)格單元之間

29、流量的分配。目前，關(guān)于水流方向確實定方法有：關(guān)于水流方向確實定方法有：D8D8方法或單流向法、方法或單流向法、Rh08Rh08方法、多流向法、方法、多流向法、AspectdriveAspectdrive方法和方法和DEMONDEMON方法方法等。運用比較廣泛的是等。運用比較廣泛的是D8D8方法和多流向法。方法和多流向法。Zuo Qiting單流向算法：單流向算法：D8D8O OCallaghan & MarkCallaghan & Mark，19841984是采用是采用3 33 3的窗口，如方框圖所示，的窗口，如方框圖所示，8 8個方向分別個方向分別賦不同的編碼記錄水流的方向，計算單元格與周賦

30、不同的編碼記錄水流的方向，計算單元格與周圍八個單元格的坡降，按最陡坡度原那么確定單圍八個單元格的坡降，按最陡坡度原那么確定單元格網(wǎng)的流向。元格網(wǎng)的流向。Zuo Qiting多流向法多流向法 多流向法按照梯度比分配從較高格網(wǎng)多流向法按照梯度比分配從較高格網(wǎng)到相鄰較低格網(wǎng)的流量，詳細的計算公式如下：到相鄰較低格網(wǎng)的流量，詳細的計算公式如下： pijpijijSSf.7式中，式中，f ij 表示從格網(wǎng)表示從格網(wǎng)i分給格網(wǎng)分給格網(wǎng)j的流量部分；的流量部分；p 無量綱常數(shù)；無量綱常數(shù)；S ij 表示從格網(wǎng)表示從格網(wǎng)i到格網(wǎng)到格網(wǎng)j 的方向坡的方向坡度；度；Zuo Qiting22jiji

31、jiijyyxxZZS.8式中，式中，x ,y x ,y 格網(wǎng)單元的平面直角目的；格網(wǎng)單元的平面直角目的；Z Z 格網(wǎng)單元的高程。格網(wǎng)單元的高程。 Zuo Qiting3 3水流累積矩陣的計算水流累積矩陣的計算 水流累積矩陣表示區(qū)域地形每點的流水累積量，可水流累積矩陣表示區(qū)域地形每點的流水累積量，可以用區(qū)域地形曲面的流水模擬方法得到。而流水模擬又以用區(qū)域地形曲面的流水模擬方法得到。而流水模擬又可用區(qū)域可用區(qū)域DEMDEM的水流累積矩陣來進展。其根本思想是，的水流累積矩陣來進展。其根本思想是，以規(guī)那么格網(wǎng)表示的數(shù)字地面高程模型每點處有一個單以規(guī)那么格網(wǎng)表示的數(shù)字地面高程模型每點處有一個單位的水量，按照水從高處流向低處的自然規(guī)律，根據(jù)區(qū)位的水量，按照水從高處流向低處的自然規(guī)律，根據(jù)區(qū)域地形的水流方向矩陣計算每點處所流過的水量數(shù)值，域地形的水流方向矩陣計算每點處所流過的水量數(shù)值，便可以得到該區(qū)域水流累積數(shù)字矩陣。在此過程中，實便可以得到該區(qū)域水流累積數(shù)字矩陣。在此過程中，實踐上運用了權(quán)值為踐上運用了權(quán)值為1 1的權(quán)矩陣，假設(shè)思索特殊情況如的權(quán)矩陣，假設(shè)思索特殊情況如降水不均勻，那么可以運用特定的權(quán)矩陣，以更準確降水不均勻，那么可以運用特定的權(quán)矩陣，以