基于梯田DEM的水流路径模拟

发布时间：2020-06-12 21:48

【摘要】：中国是世界上土壤侵蚀最严重的国家之一,尤其是黄土高原地区。坡度和坡长等是影响土壤侵蚀的主要地形因素。在流域和区域尺度上,地形因子多基于DEM来提取。但是目前的DEM数据大多模拟的是光滑、连续的自然地表。即使在新一代的航测DEM中,也较少考虑采集诸如田坎、梯田这类普遍存在的自然或人工突变地形信息。但实际上,在水土流失区,特别是黄土高原地区,多年的治理和建设过程中,修筑了大面积梯田,极大的改变了地表微形态,进而使地表坡度、径流路径和汇流方式发生改变,影响到土壤侵蚀强度。如何将梯田信息有效地嵌入DEM中,并探索在近似“水平”的梯田田面上,水流的汇流方式和水流的汇流路径,是坡长等地形因子提取及土壤侵蚀定量评价亟待解决的问题。本研究得到以下成果：(1)基于真实田坎信息的梯田DEM构建方法。以1：1万5米DEM数据、2.5米SPOT遥感影像及RTK野外实测数据为基础,在遥感影像梯田范围内提取两组特征线并为其赋高程值,然后以两组特征线作为内插属性,构建TIN,再将TIN转换成栅格DEM。该方法和快速构建梯田DEM方法相比,能够更为真实的表达梯田田坎位置,避免了快速构建梯田DEM方法田坎高度相等的缺陷。(2)研究梯田DEM(水平梯田)水文分析数据预处理的方法。针对水平梯田田块高程相等,汇流无方向,特对其进行预处理。将RTK野外采集的田面水流沟道特征点连接成田面流路,且引入主河道。通过AGREE算法,利用田面流路对梯田DEM进行预处理,为进一步利用水文分析提供数据准备。(3)梯田DEM的填洼算法及流向算法的实现。利用C#语言实现JD算法和MG算法,分别对预处理好的梯田DEM进行填洼：利用C#语言实现D8算法和MFD-md算法,分别对填洼好的梯田DEM进行流向矩阵和流量累积量的提取。再比较不同集水面积阈值条件下,不同的填洼算法与流向算法提取沟道情况,验证构建的梯田DEM水流模拟功能模块的实际应用效果。同时通过对比分析得出：利用MG算法填洼处理、MFD-md算法确定流向,得到的沟道提取结果更为合理。该研究不但填补了含有梯田信息DEM中水流模拟研究的空白,而且为基于过程的土壤侵蚀定量研究提供基础。
【图文】：

据的可获取性、完整性，实验样区选取的是陕西省黄龙县县城西北部。逡逑黄龙县位于陕西省延安市东南部。是典型的黄土高原丘陵沟壑区，也是陕西逡逑渭北旱原与陕北黄土高原的过渡地带，属陕西秦岭以北不可多得的半湿润暖温带逡逑气候区。黄龙辖区地处东经１０９°邋３８＇邋４９＂至１１０°邋１６＇邋４９＂，北讳３５°邋２４＇邋０９＂逡逑至３６°邋０２＇邋１１＂之间，最高海拔１７８３．５米，最低海拔６４３．７米，南北长约６４公逡逑里，东西宽约５３公里，境内县城西北部梯田分布广泛。逡逑２．１．２数据基础逡逑本研宄的资料基础包括：（１）陕西省延安市黄龙县国家基础比例尺１：邋１万逡逑ＤＬＧ数据，其中包括等高线资料层、高程点数据层及水系数据层；黄龙县２．５逡逑米ＳＰＯＴ遥感影像数据；１：邋１万ＤＥＭ数据。（２）邋ＧＰＳ邋ＲＴＫ野外实测田面高程逡逑点数据，选择的研宄区是由三块完整梯田组成的小流域。逡逑

米ＳＰＯＴ遥感影像数据；１：邋１万ＤＥＭ数据。（２）邋ＧＰＳ邋ＲＴＫ野外实测田面高程逡逑点数据，，选择的研宄区是由三块完整梯田组成的小流域。逡逑图２．１黄龙县梯田逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．１邋Ｔｈｅ邋ｔｅｒｒａｃｅｓ邋ｏｆ邋ｈｕａｎｇｌｏｎｇ邋ｃｏｕｎｔｙ逡逑１１逡逑
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S284

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈秀忠;DEM在节水灌溉工程的土地平整及辅助设计中的应用[J];工程勘察;2001年06期

2 蒋国富;刘国旭;;基于DEM的南水北调中线工程水源区坡耕地现状分析[J];安徽农业科学;2007年33期

3 熊安华;;基于DEM的森林资源二类调查小班坡度自动提取方法[J];林业实用技术;2013年07期

4 谭勇;许联芳;;DEM在土地利用总体规划中的应用[J];安徽农业科学;2010年19期

5 王学良;席武俊;盖艾鸿;;基于DEM的云南楚雄高原地貌特征研究[J];甘肃农业大学学报;2011年06期

6 王鸿斌,刘斌,田杏芳,贾泽祥;黄土高原沟壑区典型小流域高精度DEM制作及其应用研究[J];水土保持通报;2004年03期

7 汪邦稳;杨勤科;刘志红;赵心畅;;基于DEM和GIS的修正通用土壤流失方程地形因子值的提取[J];中国水土保持科学;2007年02期

8 黄金良,洪华生,杜鹏飞,张珞平;基于GIS和DEM的九龙江流域地表水文模拟[J];中国农村水利水电;2005年02期

9 蔡德所;李荣辉;王魁;尹辉;玉宏;;基于DEM和土地利用的水土流失风险评价——以桂林寨底地下河流域为例[J];中国水土保持;2012年03期

10 石军南;DEM生成及其在森林公园规划中的应用[J];中南林业调查规划;2001年01期

相关会议论文 前10条

1 宋文涛;;在全数字摄影测量系统中制作DEM方法及应用[A];高效 清洁 安全 电力发展与和谐社会建设——吉林省电机工程学会2008年学术年会论文集[C];2008年

2 杨昕;;基于DEM的区域气温模拟[A];中国地理学会2004年学术年会暨海峡两岸地理学术研讨会论文摘要集[C];2004年

3 郭巍;叶海建;王彦;;基于格网DEM的流域特征点参数提取算法研究[A];中国农业工程学会电气信息与自动化专业委员会、中国电机工程学会农村电气化分会科技与教育专委会2010年学术年会论文摘要[C];2010年

4 朱雪坚;汤国安;龙毅;杨昕;张勇;;基于3维Douglas-Peucker算法的DEM地貌特征提取[A];中国地理学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年

5 冉琼;迟耀斌;王智勇;于冰洋;严明;;基于“北京一号”小卫星异轨立体像对提取DEM[A];第十二届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2008年

6 黄利民;祝志明;;基于人工判读高程原理的DEM生成方法[A];地理空间信息技术与应用——中国科协2002年学术年会测绘论文集[C];2002年

7 程真;符永好;;通过实测方式获取DEM数据的方法研究[A];全国测绘科技信息网中南分网第二十四次学术信息交流会论文集[C];2010年

8 王庆;陈磊;韩文泉;;基于机载LiDAR技术的高精度DEM生产研究[A];第九届长三角科技论坛（测绘分论坛）论文集[C];2012年

9 蒋燕;弓美荣;;DEM、DOM生产工艺改造在1:10000基础测绘项目中的应用与实现[A];2007'全国测绘科技信息交流会暨信息网成立30周年庆典论文集[C];2007年

10 吕春英;佟庆远;李王锋;赵冬泉;;数字高程模型(DEM)的构建及其在城市规划中的应用[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集（下册）[C];2006年

相关博士学位论文 前4条

1 祝士杰;基于DEM的黄土高原流域面积高程积分谱系研究[D];南京师范大学;2013年

2 高明星;基于DEM的青藏高原东北端地表过程分析[D];中国地质大学（北京）;2009年

3 张婷;基于DEM的流域沟谷网络尺度特征及尺度分解[D];南京师范大学;2008年

4 章孝灿;快速高精度DEM生成技术研究[D];浙江大学;2002年

相关硕士学位论文 前10条

1 刘娟;DEM在黄土高原淤地坝规划设计中的应用研究[D];内蒙古农业大学;2006年

2 薛志伟;基于DEM化简的等高线综合研究[D];解放军信息工程大学;2012年

3 昝梅;基于DEM的艾比湖阶地研究[D];新疆师范大学;2007年

4 陈燕;不同空间尺度DEM坡度转换图谱研究——以在黄土高原的试验为例[D];西北大学;2001年

5 徐斌;基于DEM的洞庭湖盆地非均匀沉降研究[D];湖南师范大学;2011年

6 吕献林;多源数据辅助机载LiDAR数据生成DEM方法研究[D];中国地质大学;2009年

7 邓潇潇;基于DEM的控制网的自动生成[D];长沙理工大学;2009年

8 邓财;不同空间插值、等高线及分辨率下微地貌DEM地形因子对比研究[D];新疆师范大学;2009年

9 辛麒;基于机载激光雷达数据构建DEM的精度分析[D];长安大学;2009年

10 陈再辉;DEM空间数据质量控制理论与方法的研究[D];长安大学;2007年

本文编号：2710158