数字高程模型7课件

第七讲 数字地形分析2四、四、水文分析水文分析n过去的二十多年来，研究者们一直致力于通过过去的二十多年来，研究者们一直致力于通过数字地形分析技术从各种结构的数字地形分析技术从各种结构的DEM中提取中提取流域河网和分水线两大地貌特征，因为这两大流域河网和分水线两大地貌特征，因为这两大地貌特征是流域水文模型的主要参数；地貌特征是流域水文模型的主要参数；n目前许多基于格网数据结构的目前许多基于格网数据结构的GIS系统都有水系统都有水文建模的功能，如：文建模的功能，如：Arc/info-GRID系统系统和和GRASS系统，可以进行空间任何地点的水系统，可以进行空间任何地点的水流流向分析，计算上游集水区面积，生成流域流流向分析，计算上游集水区面积，生成流域河网，进行流域分割以及其它水文建模分析。河网，进行流域分割以及其它水文建模分析。1 1、基本水文概念、基本水文概念n集水流域（集水流域（drainagedrainage，basinbasin，watershedwatershed，catchmentcatchment）：是指水流及其他物质流向出口）：是指水流及其他物质流向出口的过程中所流经的地区；的过程中所流经的地区；n集水出口（集水出口（outletoutlet）：是指水流离开流域的点，）：是指水流离开流域的点，该点是集水流域边界上的最低点。该点是集水流域边界上的最低点。n子流域（子流域（subbasinsubbasin）：是更大的集水流域网状）：是更大的集水流域网状结构的一部分。结构的一部分。n流域边界（流域边界（basin boundarybasin boundary）：两集水流域的）：两集水流域的相邻边界，也称分水岭或集水流域边界。相邻边界，也称分水岭或集水流域边界。n流域河网（流域河网（network）：）：水流到达出口所流水流到达出口所流经的网络；经的网络；1 1、基本水文概念、基本水文概念黑河上游山区流域示意黑河上游山区流域示意2 2、水文分析目的、水文分析目的n n从从DEM中快速提取流域河网、流域界限、中快速提取流域河网、流域界限、进行子流域分割等操作；进行子流域分割等操作；n n进行流路长度、流域坡度、坡长、子流进行流路长度、流域坡度、坡长、子流域面积等水文属性计算；域面积等水文属性计算；n n为分布式流域建模奠定基础；为分布式流域建模奠定基础；3 3、水文基本因子计算、水文基本因子计算n n对水文分析来说，关键在于确定地表的物对水文分析来说，关键在于确定地表的物理特征，然后在此特征上再现水流的流动理特征，然后在此特征上再现水流的流动过程，最终完成水文分析的过程。过程，最终完成水文分析的过程。n n为达到提取地形形态的目的，一些研究者为达到提取地形形态的目的，一些研究者提出了既使用邻域技术又使用可称之为区提出了既使用邻域技术又使用可称之为区域生长过程的空间迭代技术的算法，这些域生长过程的空间迭代技术的算法，这些算法提供了从算法提供了从DEMDEM中提取集水流域、地表水中提取集水流域、地表水流路径以及排水网络等形态特征的能力。流路径以及排水网络等形态特征的能力。3 3、水文基本因子计算、水文基本因子计算n基于栅格的地形分析技术在水文学中的应基于栅格的地形分析技术在水文学中的应用，一般采用了用，一般采用了OCallaghan和和Mark的坡面的坡面流模拟方法，流模拟方法，Jense和和Domingue（1988）、）、Martz和和De Jong（1988）、）、Garbrecht（1997）在此基础上做了改进，这种算法）在此基础上做了改进，这种算法一般称之为一般称之为D8（Deterministic eight-neighbours）算法；）算法；（一）（一）D8D8算法算法流程图流程图DEMDEM预处理预处理填洼填洼生成流向模型生成流向模型生成水流聚集模型生成水流聚集模型确定上游集水阈值确定上游集水阈值生成流域河网生成流域河网完成水文建模完成水文建模确定流域出口确定流域出口勾画流域边界勾画流域边界地形参数提取地形参数提取子流域分割子流域分割确定子流域出口确定子流域出口 （一）（一）D8D8算法算法示例示例67 56 49 46 5053 44 37 37 4858 55 22 31 2461 47 21 16 1953 34 12 11 12 D8 D8 模型模型高程格网示例高程格网示例 格网流向模型格网流向模型水流聚集模型水流聚集模型(二二)无洼地无洼地DEMDEM的生成（填洼处理）的生成（填洼处理）n地形洼地是区域地形的集水区域，洼地底地形洼地是区域地形的集水区域，洼地底点点(谷底点谷底点)的高程通常小于其相邻近点的高程通常小于其相邻近点(至至少少8个邻域点个邻域点)的高程；的高程；n对原始对原始DEM先进行水流方向矩阵的计算，先进行水流方向矩阵的计算，将结果矩阵中方向值满足下列条件的格网将结果矩阵中方向值满足下列条件的格网点作为洼地点：点作为洼地点：格网点的方向值为负值；格网点的方向值为负值；八邻域格网点对的水流方向互相指向对方八邻域格网点对的水流方向互相指向对方(二二)无洼地无洼地DEMDEM的生成（填洼处理）的生成（填洼处理）n自然地形进行分析不难知道，地形洼地一般有三自然地形进行分析不难知道，地形洼地一般有三种，分别是单点洼地、独立洼地和复合洼地，对种，分别是单点洼地、独立洼地和复合洼地，对于这三种洼地区域分别采用不同方法进行填平。于这三种洼地区域分别采用不同方法进行填平。单点洼地单点洼地独立洼地独立洼地组合洼地组合洼地A单格网洼地的填平方法单格网洼地的填平方法n n单格网洼地是指数字地面高程模型中的某单格网洼地是指数字地面高程模型中的某一点的八邻域点的高程都大于该点的高程，一点的八邻域点的高程都大于该点的高程，并且该点的八邻域点至少有一个点是该洼并且该点的八邻域点至少有一个点是该洼地区域的边缘点地区域的边缘点(即洼地区域集水流域的出即洼地区域集水流域的出口口)；可直接赋以其邻域格网中的最小高程；可直接赋以其邻域格网中的最小高程值或邻域格网高程的平均值加以填平；值或邻域格网高程的平均值加以填平；B独立洼地区域的填平方法独立洼地区域的填平方法n独立洼地区域是指洼地区域内只有一个底点，并独立洼地区域是指洼地区域内只有一个底点，并且该点的八邻域点中没有一个是该洼地区域的边且该点的八邻域点中没有一个是该洼地区域的边缘点；缘点；n首先首先以谷底点为起点，按流水的反方向采用区域以谷底点为起点，按流水的反方向采用区域增长算法，增长算法，找出独立洼地区域的边界线找出独立洼地区域的边界线，即水流，即水流流向该谷底点的区域边界线。在该洼地区域的边流向该谷底点的区域边界线。在该洼地区域的边缘上缘上找出找出其高程最小的点，即该其高程最小的点，即该独立洼地区域的独立洼地区域的集水流出点，集水流出点，将独立洼地区域内的高程值低于该将独立洼地区域内的高程值低于该点高程值的点高程值的所有点的高程用该点的高程代替，所有点的高程用该点的高程代替，这这样实现了独立洼地区域的填平。样实现了独立洼地区域的填平。C复合洼地区域的填平方法复合洼地区域的填平方法n复合洼地区域是指洼地区域中有多个谷点，复合洼地区域是指洼地区域中有多个谷点，且各个谷底点所构成的洼地区域相互邻接，且各个谷底点所构成的洼地区域相互邻接，复合洼地区域是地形洼地区域的一种主要复合洼地区域是地形洼地区域的一种主要表现形式；表现形式；C复合洼地区域的填平方法复合洼地区域的填平方法n首先首先以复合洼地区域的各个谷底点为起点，按水以复合洼地区域的各个谷底点为起点，按水流的反方向应用区域增长算法，流的反方向应用区域增长算法，找出各个谷底点找出各个谷底点所在的洼地边缘所在的洼地边缘和它们间的相互关系和它们间的相互关系以及各个谷以及各个谷底点所在洼地的集水出水口所在的点位底点所在洼地的集水出水口所在的点位。找出出找出出水口的高程最小的洼地区域，水口的高程最小的洼地区域，并将该区域内高程并将该区域内高程值低于该点的高程用该出水口的高程值代替。利值低于该点的高程用该出水口的高程值代替。利用同样的思想依次对各个谷底点所构成的洼地区用同样的思想依次对各个谷底点所构成的洼地区域进行填平，最后可将整个复合洼地区域填平域进行填平，最后可将整个复合洼地区域填平。(三三)水流方向矩阵的计算水流方向矩阵的计算641281281 13232中心中心中心中心格网格网格网格网2 216168 84 4A.A.中心格网流向编码示意中心格网流向编码示意B.判断指标（距离权落差）判断指标（距离权落差）n距离权落差按下式计算，对角方向距离距离权落差按下式计算，对角方向距离D为为sqrt(2)格网尺寸，其它方向格网尺寸，其它方向D为格网尺寸为格网尺寸C.确定水流方向步骤确定水流方向步骤n1)对所有对所有DEM 边缘的格网，赋以指向边边缘的格网，赋以指向边缘的方向值；（可增加判断流向内部格网）缘的方向值；（可增加判断流向内部格网）n2)计算中心格网对计算中心格网对8 个邻域网的距离权落个邻域网的距离权落差值；差值；n3)确定具有最大落差值的格网；（分以下确定具有最大落差值的格网；（分以下几种情况分别处理）几种情况分别处理）如果最大落差如果最大落差0，则赋负值；，则赋负值；如果最大落差如果最大落差0，赋最大值方向编码；，赋最大值方向编码；如果最大落差如果最大落差0，有一个以上最大值，有一个以上最大值，按逻辑判断作为流向编码；按逻辑判断作为流向编码；如果最大落差如果最大落差0，则，则0值对应的方向值值对应的方向值相加，作为其方向代码；相加，作为其方向代码；C.确定水流方向步骤确定水流方向步骤n n4)对没有赋以负值或水流方向值为对没有赋以负值或水流方向值为1,2，4，128，的格网，检查最大落差邻域格，的格网，检查最大落差邻域格网，如果此格网正确编码，且方向没有指网，如果此格网正确编码，且方向没有指向中心格网，则以此格网的方向值作为中向中心格网，则以此格网的方向值作为中心格网的方向值；心格网的方向值；n n5)重复第重复第4 步，直至没有任何格网能被赋步，直至没有任何格网能被赋以方向值，对方向值不为以方向值，对方向值不为1,2，4，128 的格网赋以负值。的格网赋以负值。C.确定水流方向步骤确定水流方向步骤(四四)水流累积矩阵计算水流累积矩阵计算(四四)水流累积矩阵计算水流累积矩阵计算n区域流水量累积数值矩阵表示区域地形每区域流水量累积数值矩阵表示区域地形每点的流水累积量，可以用区域地形曲面的点的流水累积量，可以用区域地形曲面的流水模拟方法获得。流水模拟方法获得。n基本思想基本思想是：是：以规则格网表示的数字地面高程模型每点以规则格网表示的数字地面高程模型每点处有一个单位的水量，按照自然水流从高处有一个单位的水量，按照自然水流从高处往低处的自然规律，根据区域地形的水处往低处的自然规律，根据区域地形的水流方向数字矩阵计算每点处所流过的水量流方向数字矩阵计算每点处所流过的水量数值，便可得到该区域水流累积数字矩阵。数值，便可得到该区域水流累积数字矩阵。(四四)水流累积矩阵计算水流累积矩阵计算n n主要问题主要问题 确定当前单元的流向确定当前单元的流向确定当前单元的流向确定当前单元的流向 流量分配比例流量分配比例流量分配比例流量分配比例n n主要算法主要算法 单流向算法单流向算法单流向算法单流向算法 多流向算法多流向算法多流向算法多流向算法单流向与多流向单流向与多流向201817182018182019201817182018182019(四四)水流累积矩阵计算水流累积矩阵计算n n单流向算法单流向算法 D8(OCallaghan and Mark 1984)D8(OCallaghan and Mark 1984)Rho4/Rho8(Fairfield and Rho4/Rho8(Fairfield and LeymarieLeymarie 1991)1991)Aspect-driven(Lea 1992)Aspect-driven(Lea 1992)n n多流向算法多流向算法 FD8(Quinn et al.1991)FD8(Quinn et al.1991)FMFD(Freeman 1991;FMFD(Freeman 1991;HolmgrenHolmgren 1994)1994)DEMON(Costa-Cabral and DEMON(Costa-Cabral and BurgesBurges 1994)1994)R.flowR.flow(MitasovaMitasova and and HofierkaHofierka 1993;1993;MitasovaMitasova et al.1995,1996)et al.1995,1996)D(D(TarbotonTarboton 1997)1997)Form-based method(Form-based method(PilesjoPilesjo et al.1998)et al.1998)一个简单的一个简单的DEMDEM矩阵及其计算结果矩阵及其计算结果78726971584974675649465069534437384864585522312468614721161974533412111222244822244811248412812812482214441111416 0 0 0 0 0 0 0 1 1 2 2 0 0 3 7 5 4 0 0 0 0 20 0 1 0 0 0 1 24 0 0 2 4 7 35 2（a）原始）原始DEM矩阵矩阵（b）水流方向矩阵）水流方向矩阵（c）水流累积矩阵）水流累积矩阵4 4、基本水文分析应用、基本水文分析应用n n（1）特定集水流域的描绘）特定集水流域的描绘n n（2）子集水流域数目的确定）子集水流域数目的确定n n（3）排水网络）排水网络n n（4）陆地水流路径）陆地水流路径五、流域河网的提取五、流域河网的提取n确定上游集水区面积阈值；确定上游集水区面积阈值；n标注集水量累计值大于阈值的格网；标注集水量累计值大于阈值的格网；n将得到的图形进行矢量化处理；将得到的图形进行矢量化处理；n通过阈值调整控制生成河网密度；通过阈值调整控制生成河网密度；（1）主河道提取）主河道提取n确定主河道终点；（流域边界，有较大聚确定主河道终点；（流域边界，有较大聚集格网值）集格网值）n按聚集反方向判断，最大的水流聚集值就按聚集反方向判断，最大的水流聚集值就是主河道流入点；是主河道流入点；n依次向上判断就能完整搜索整个主河道；依次向上判断就能完整搜索整个主河道；（2）支河道提取）支河道提取n n沿主汇水线沿主汇水线按从低到高的顺序对其两侧的按从低到高的顺序对其两侧的相邻地形点进行分析；相邻地形点进行分析；n n当某点的水流量累积数值较大时，则该点当某点的水流量累积数值较大时，则该点是此主汇水线的支汇水线的根结点；是此主汇水线的支汇水线的根结点；n n对所得到的各条一级支汇水线进行同样的对所得到的各条一级支汇水线进行同样的分析，确定它们各自的下一级支汇水线，分析，确定它们各自的下一级支汇水线，依此进行，便可建立区域地形汇水线的树依此进行，便可建立区域地形汇水线的树状结构关系；状结构关系；（3）流域边界、子流域边界提取）流域边界、子流域边界提取n n沿主河道终点向上搜索所有的聚集该点的沿主河道终点向上搜索所有的聚集该点的格网，沿边界勾绘就得到整个流域界限；格网，沿边界勾绘就得到整个流域界限；n n同样，沿支流根节点向上搜索所有的聚集同样，沿支流根节点向上搜索所有的聚集该点的格网，沿边界勾绘就得到子流域界该点的格网，沿边界勾绘就得到子流域界限；限；六、六、DEMDEM在分布式流域建模中的应用在分布式流域建模中的应用n流流域域模模型型被被普普遍遍分分为为集集总总式式参参数数模模型型（lumped lumped parameter parameter modelsmodels）和和 分分 布布 式式 参参 数数 模模 型型（distributed distributed parameter parameter modelsmodels）。这这两两种种模模型型参参数数的的物物理理意意义义是是不不同同的的。分分布布式式参参数数模模型型由由于于具具有有更更高高的的空空间间分分辨辨率率而而成成为为目目前前流流域域模型发展的主流。模型发展的主流。n基基于于DEM的的分分布布式式水水文文模模型型属属于于流流域域水水文文数数学学模模型型的的范范畴畴，它它是是较较为为复复杂杂的的模模型型，DEM是是实实现分布式计算的重要条件。现分布式计算的重要条件。1 1、集总式水文模型、集总式水文模型 n集总式水文模型是把整个流域看成一个整体，不集总式水文模型是把整个流域看成一个整体，不考虑影响水文过程的气候和下垫面条件空间差异，考虑影响水文过程的气候和下垫面条件空间差异，流域参数取其平均值，只代表了流域的平均自然流域参数取其平均值，只代表了流域的平均自然状况，没有考虑流域内部差异。状况，没有考虑流域内部差异。n因此，集总式水文模型在模拟空间大尺度和时间因此，集总式水文模型在模拟空间大尺度和时间长序列的水文过程就显得精度不够。长序列的水文过程就显得精度不够。2 2、分布式水文模型、分布式水文模型n分布式水文模型在水平方向上将流域划分为多个面积相等的分布式水文模型在水平方向上将流域划分为多个面积相等的网格单元或依据流域下垫面自然条件的不同划分为面积不等网格单元或依据流域下垫面自然条件的不同划分为面积不等的多个子流域；在垂直方向上将土壤分层，根据流域产汇流的多个子流域；在垂直方向上将土壤分层，根据流域产汇流特征不同，利用一些物理和水力学的微分方程求解。特征不同，利用一些物理和水力学的微分方程求解。n基于基于DEM的分布式水文模型，通过的分布式水文模型，通过DEM可提取大量的陆地可提取大量的陆地表面形态信息，这些信息包含流域网格单元的坡度、坡向以表面形态信息，这些信息包含流域网格单元的坡度、坡向以及单元之间的关系等。同时，根据一定的算法可以确定出地及单元之间的关系等。同时，根据一定的算法可以确定出地表水流路径、河流网络和流域的边界。在基于表水流路径、河流网络和流域的边界。在基于DEM所划分所划分的流域单元上建立水文模型，模拟流域单元内土壤的流域单元上建立水文模型，模拟流域单元内土壤植被植被大气（大气（SVAT）系统中水的运动，并考虑单元之间水平方向）系统中水的运动，并考虑单元之间水平方向的联系，进行地表水和地下水的演算。的联系，进行地表水和地下水的演算。（一）（一）基于基于DEMDEM分布式水文模型的特性分布式水文模型的特性 n n1）具有物理基础，能够描述水文循环的时具有物理基础，能够描述水文循环的时空变化过程；空变化过程；n n2）由于其分布式特点，能够与）由于其分布式特点，能够与GCM（大（大气环流模型）嵌套，研究自然变化和气候气环流模型）嵌套，研究自然变化和气候变化对水文循环的影响；变化对水文循环的影响；n n3）同）同RS和和GIS 相结合，能够及时地模拟相结合，能够及时地模拟出人类活动或下垫面因素的变化对流域水出人类活动或下垫面因素的变化对流域水文循环过程的影响。文循环过程的影响。（二）基于栅格（二）基于栅格DEMDEM的分布式水文模型的建模方式的分布式水文模型的建模方式 n1）应用数值分析来建立相邻网格单元之间的时）应用数值分析来建立相邻网格单元之间的时空关系，如空关系，如SHE模型等。该类模型水文物理动力模型等。该类模型水文物理动力学机制突出，也是人们常指的具有物理基础的分学机制突出，也是人们常指的具有物理基础的分布式水文模型。但它结构比较复杂、计算繁琐，布式水文模型。但它结构比较复杂、计算繁琐，当前还很难适用于较大的流域。当前还很难适用于较大的流域。n2）在每一个网格单元（或子流域）上应用传统）在每一个网格单元（或子流域）上应用传统的概念性模型来推求净雨，再进行汇流演算，最的概念性模型来推求净雨，再进行汇流演算，最后求得出口断面流量，如后求得出口断面流量，如SWAT模型等。该类模模型等。该类模型结构与计算过程都比较简单，比较适用于较大型结构与计算过程都比较简单，比较适用于较大的流域。的流域。（三）（三）基于基于DEMDEM分布式水文模型的结构分布式水文模型的结构 n基于基于DEM的分布式水文模型在结构上一般分为三的分布式水文模型在结构上一般分为三大部分：大部分：分布式输入模块分布式输入模块，用于处理流域空间分布信息，为，用于处理流域空间分布信息，为水文模块提供空间输入数据和确定模型参数的信息。水文模块提供空间输入数据和确定模型参数的信息。也是同也是同RS和和GIS相连接的接口部分。相连接的接口部分。单元水文模型单元水文模型，是坡面产汇流计算的核心部分。在，是坡面产汇流计算的核心部分。在第一类分布式水文模型中一般基于网格单元建立水力第一类分布式水文模型中一般基于网格单元建立水力学模型，采用简化的圣维南方程组进行网格单元汇流学模型，采用简化的圣维南方程组进行网格单元汇流计算。在第二类分布式水文模型中一般采用水文学方计算。在第二类分布式水文模型中一般采用水文学方法建立概念性模型，产流计算可以采用经验方法或下法建立概念性模型，产流计算可以采用经验方法或下渗公式；汇流计算一般采用等流时线、单位线或地貌渗公式；汇流计算一般采用等流时线、单位线或地貌学方法。学方法。河网汇流模型河网汇流模型。有些基于网格的分布式水文模型忽。有些基于网格的分布式水文模型忽略了该部分。河网汇流演算一般采用动力波方法和类略了该部分。河网汇流演算一般采用动力波方法和类似马斯京根方法。似马斯京根方法。DEM植被土壤辐射气温降水模型分布式输入模块蒸散发冠层截留模型地表水模型土壤水模型地下水模型网 格 单 元 模 型 河流水模型 模拟的河川径流网格单元模型网格单元模型基于基于DEMDEM的流域分布式水文模型结构框图的流域分布式水文模型结构框图（四）（四）基于基于DEMDEM分布式水文模型的参数分布式水文模型的参数 n n目前，分布式水文模型参数的确定有以下方目前，分布式水文模型参数的确定有以下方法：法：在单元上采用传统的概念性模型，不改原有模型在单元上采用传统的概念性模型，不改原有模型的结构和参数，但每一个单元上水文模型的参数值的结构和参数，但每一个单元上水文模型的参数值随空间变化。参数值的大小根据空间信息图进行分随空间变化。参数值的大小根据空间信息图进行分类计算。如类计算。如SWAT模型中利用模型中利用SCS模型计算产流时，模型计算产流时，CN(Curve Number)值是根据土地利用和土壤值是根据土地利用和土壤类型等数字地图信息分类进行确定的。类型等数字地图信息分类进行确定的。（四）（四）基于基于DEMDEM分布式水文模型的参数分布式水文模型的参数重新设计单元水文模型的结构与参数。尽量选择或重新设计单元水文模型的结构与参数。尽量选择或者重新构造既反映空间变化，又具有物理意义，且便者重新构造既反映空间变化，又具有物理意义，且便于计算的指标作为模型的参数。如于计算的指标作为模型的参数。如TOPMODELTOPMODEL提出了一提出了一个能够反映流域下垫面空间变化的地形指数个能够反映流域下垫面空间变化的地形指数（Ln(/tan)Ln(/tan)），并利用），并利用DEM计算地形指数，根据计算地形指数，根据地形指数分类进行产流计算。地形指数分类进行产流计算。将原有模型的参数同易于获取的空间指标（主要是将原有模型的参数同易于获取的空间指标（主要是通过遥感图像或者通过遥感图像或者DEM提取的空间指标）建立起某种提取的空间指标）建立起某种对应关系（一般是统计关系），从而得到分布式水文对应关系（一般是统计关系），从而得到分布式水文模型的参数计算方法。如模型的参数计算方法。如LAI（Leaf Area Index）与与NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）。（五）基于（五）基于DEMDEM的流域空间离散化的流域空间离散化n通俗地讲，就是采用一定的方法，将一个大的区域通俗地讲，就是采用一定的方法，将一个大的区域（或流域）科学地划分为更小的区域，划分出来的（或流域）科学地划分为更小的区域，划分出来的区域中，地理因素和地理过程可以认为是相对均一区域中，地理因素和地理过程可以认为是相对均一的。从大区域到小区域的划分过程，通常称之为离的。从大区域到小区域的划分过程，通常称之为离散化过程。散化过程。n流域流域子流域子流域水文响应单元（水文响应单元（HRUs）的空间离）的空间离散方法（散方法（如图如图）的实现，即完整地勾画出流域河网、）的实现，即完整地勾画出流域河网、流域边界以及子流域边界，是以研究区数字高程模流域边界以及子流域边界，是以研究区数字高程模型（型（DEM）为基础通过数字地形分析技术实现的。）为基础通过数字地形分析技术实现的。流域子流域水文响应单元流域子流域水文响应单元的空间离散方法的空间离散方法（五）基于（五）基于DEMDEM的流域空间离散化的流域空间离散化n n基于基于DEM的流域空间离散化主要包括的流域空间离散化主要包括5个步骤：个步骤：DEM 的预处理；的预处理；水流方向的确定及水流累积矩阵的生成；水流方向的确定及水流累积矩阵的生成；流域河网的生成；流域河网的生成；流域界限的确定以及子流域的划分；流域界限的确定以及子流域的划分；子流域内部水文响应单元（子流域内部水文响应单元（HRUs）的生成。）的生成。数字高程模型水系模型计算流程图数字高程模型水系模型计算流程图 输入输入DEM数据预处数据预处理理栅格单元流向设定栅格单元流向设定流域分水线判别流域分水线判别河网生成河网生成河网与子流域拓扑关系河网与子流域拓扑关系生成生成单元集水面积生成单元集水面积生成河网节点编码河网节点编码河网特征值计算河网特征值计算（六）基于（六）基于DEMDEM的流域空间参数化的流域空间参数化n对空间离散化处理后所生成的离散地域元的属性进行对空间离散化处理后所生成的离散地域元的属性进行说明和定值的过程，称之为空间参数化。说明和定值的过程，称之为空间参数化。n通俗地讲，就是按照模型运行的输入要求，将一个个通俗地讲，就是按照模型运行的输入要求，将一个个划分得较小的空间单元的属性进行说明和定值的一系划分得较小的空间单元的属性进行说明和定值的一系列过程。列过程。n空间参数化方法通常涉及多种数据类型和遥感、空间参数化方法通常涉及多种数据类型和遥感、GIS以及数理统计等多种技术方法的综合应用。有了空间以及数理统计等多种技术方法的综合应用。有了空间分布式的流域模型，有了好的空间离散化方法，还要分布式的流域模型，有了好的空间离散化方法，还要有空间分布的输入数据，这些数据要能正确地反映出有空间分布的输入数据，这些数据要能正确地反映出所划分出的离散单元所具有的多种属性。所划分出的离散单元所具有的多种属性。