基于WMS的福建闽清流域提取,本文关于闽清论文范文,可以做为相关论文参考文献,与写作提纲思路参考。
闽清论文参考文献：
摘 要：本文将2016年7月9日发生特大洪涝灾害的福建闽清流域作为研究对象,以WMS专业水文软件为平台,采用数字高程模型DEM为数据源,自动划分流域水系,并提取出该流域的水文特征参数.
关键词：DEM；WMS；流域提取；流域特征；流域建模
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.247
1 引言
2016年7月9日,受台风“尼伯特”的影响,福建省闽清县遭受特大暴雨洪涝灾害,全县三分之一人口约11.69万人受灾,因灾死亡人数达73人、失踪17人,经济损失约52.3亿元人民币.由于该地区受灾严重,特以此为研究对象进行流域提取.数字高程模型DEM（Digital Elevation Model）是“数字流域”用于流域水系构建的一种基础手段,主要有栅格型、不规则三角网（TIN）及矢量型3种格式,用于确定单元网格的流向、汇流路径、河网间的拓扑关系、流域及子流域的边界划分等[1],得到流域面积、流域坡度、周长等特征参数.
作为实现“数字流域”的基础工具,流域水文模型由集总式水文模型逐步向分布式水文模型发展.本研究中所采用的分布式水文模型WMS（Watershed Modeling System）是由美国Brigham Young大学环境模型研究实验室（EMRL）与美国陆军工程兵团水道试验站 （WES） 共同开发研制,是一种基于GIS的专业流域水文模型模拟软件,可基于DEM、TIN、矢量地图等格式数据进行水文全过程的模拟,其中内嵌的TOPAZ（Topographic Parameterization）算法可进行如流域的自动生成、子流域的划分、计算流域特征参数等工作.本文主要以WMS为平台对福建闽清进行流域提取并获得流域特征参数.
2 TOPAZ算法原理
在DEM基础上,TOPAZ可实现的主要功能如下：DEM预处理、流向确定、汇水面积计算、河网提取、子流域划分、流域边界确定及流域水系拓扑关系生成等.其中,DEM的预处理涉及洼地和平地处理, TOPAZ将洼地分为阻挡型和凹陷型,前者采用降低阻挡处高程的穿透法处理,后者利用填高法处理,而平地处理采用修正高程.其他功能主要基于D8算法、最陡坡度原则和最小汇流累积阈值 [2-4].D8算法主要用于确定流域内每个栅格的水流方向,假设每个栅格相邻的8个栅格即为流向,按照最陡坡度原则,水流最终流向高程最低的那个栅格.最小汇流累积阈值用于确定生成的河网的疏密度.
3 流域提取
（1）研究区概况.本文中的洪灾地区为福建省闽清县,位于福建省东部,闽江下游,距省城福州50千米.地理坐标为东经118°30’ –119°01’.闽清地当闽中大山戴云山脉和闽北山带鹫峰山脉交接地段,丘陵广布,具有坂东等诸多河谷平原.整个地势呈现从四周山地向河谷逐渐降低的趋势,是洪涝灾害发生的天然温床.
（2）DEM数据来源.本研究中所采用的数字高程模型DEM数据来源于90m精度的SRTM（Shuttle Radar Topograhy Mission）地形文件,数据覆盖范围为北纬25°85’–26°28’、东经118°46’ –119°01’.WMS所支持的DEM数据格式为.dem（USGS dem） 、.asc（ArcInfo Grid）等,因此将SRTM文件转换成.asc格式.
（3）坐标系统转换.本研究中的DEM是用经纬度表示的椭球体坐标系,为WGS84地理坐标系, 为方便运算,需将其在WMS中转换为X、Y所表示的平面直角坐标系,即UTM投影坐标系,本文研究流域地理设定为Zone 50,即北半球、东经114°–120°.
（4）DEM預处理.DEM预处理主要涉及洼地的修正,受DEM分辨率和DEM生成过程中误差的影响,流域中的洼地会使计算水流方向时,易出现水流逆流的现象,导致水流方向计算不正确.WMS中的洼地用Digital Dams表示,即可通过人工修正高程消除,也可使用Clean Dams命令来消除.
（5）汇流面积计算及河网生成.通过D8算法计算出水流方向后,可进行流域汇流面积的计算和河网生成.当每个栅格的水流流向确定时,计算上游水流流向该栅格的栅格总数,可确定该栅格点的上游汇流面积,依此计算每个栅格的汇流面积,当栅格汇流面积大于设定的最小汇流累积阈值（Min flow Accumulation）时,形成河道,进而生成河网.为了过滤意义不大的小支流,生成有效的河网,需选取一个合理的最小汇流累积阈值确定河网的疏密程度.本研究中采用的阈值为5 km2 ,计算出的流域汇流面积为375.77 km2.
（6）流域提取.使用Create Outlet Point命令设定流域出口点,坐标为X：687492.00、 Y：2900963.00.WMS可结合水流方向,计算出该出口点上游所有流经此点的栅格点,并自动定义流域边界,将符合条件的栅格连接在一起,便生成了流域.
（7）流域特征参数提取.在流域提取过程中,WMS会自动计算出相应的特征参数值,包括流域面积、流域坡度、流域长度、最大径流距离、最大径流坡度等.本研究中的流域特征参数值如表1.
4 结论与讨论
（1）本研究所用的DEM数据精度为90 m ,分辨率较低,其生成过程中可能存在数据误差,这两者对流域提取会产生一定的影响,尤其本研究中的福建闽清流域山脉较多,河谷平原纵横,DEM精度不够易导致地形高程数据出现误差.（2）最小汇流累积阈值的设置会影响河网提取的精确度,阈值越小,提取的流域水系越细,相反,阈值越大,水系越疏.考虑实际河网形态,本研究中将最小汇流累积阈值设置为5 km2.同时,当阈值较小时（如1 km2）,存在诸多长度较短的河道,可能是实际中不存在的河道,这是水文研究工作中需要注意的问题.（3）本研究中基于WMS和DEM 所进行的流域提取,对水文模型的构建及洪涝灾害的研究具有参考价值,可有助于提高水文分析的工作效率,确保水文模拟的精确度.同时,在此基础上可结合GSSHA、HEC-HMS等水文模块进行后续研究.
参考文献：
[1]吴险峰,王中根,刘昌明,刘晓伟.基于DEM的数字降水径流模型在——黄河小的应用[J].地理学报,2002（06）：671-678.
[2]Douglas D H.Experiments to locate ridges and channels to create a new type of digital elevation models.Cartographica,1986,23（04）：29-61.
[3]Fairfield J,Leymarie P.Drainage networks from grid digital elevation models.Water Resources Research,1991,30（06）：1681-1692.
[4] Mark D M.Automatic detection of drainage networks from digital elevation models. Cartographica,1984,21（2/3）：168-178.
作者简介：黄平（1993-）,女,安徽蚌埠人,硕士研究生,研究方向：水文洪涝灾害研究.
结论：关于本文可作为闽清方面的大学硕士与本科毕业论文闽清论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
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