基于DEM和WMS的流域特征提取及应用

谢小华，朱建平

（江西省水文局，江西 南昌 330002）

21世纪以来，随着计算机技术、遥感技术以及GIS技术的日益成熟，可以方便取得不同分辨率的数字高程模型（Digital Elevation Model，简称 DEM）数据，DEM蕴含有丰富的地形、地貌信息，利用一定的算法就可以从中提取河网水系等要素，并应用于流域洪水预报。目前，可用于提取流域水文信息的软件较多，如ArcGIS等，本研究将利用WMS系统，探讨流域特征的提取技术。

1 DEM原理和方法

1.1 基本原理

从DEM提取水系是根据坡面流模拟原理，即水总是沿斜坡方向流动的原理，从最陡坡度方向流动。首先确定DEM中每一个高程数据点的水流方向，计算出每一个高程数据点的上游集水区，结合上游集水区的高程数据，用阀值法确定属于水系的高程数据点，最后根据水流方向数据，从水系源头开始将整个水系追索出来，同时进行子流域的划分，并对子流域和河网进行编码，构建河网和子流域拓扑关系[1]，提取流域特征参数。其工作流程见图1。

1.2 DEM数据预处理

受DEM空间分辨率和DEM数据生成过程中误差的影响，DEM 中有时会在洼地（Sink）和突起（Pink），这些洼地和突起使得在计算水流方向时会出现水流逆流的情况，造成DEM中水流方向不正确，给水流线的跟踪和流域界线的确定带来困难，因此，首先要对地形中的洼地和突起进行处理，从而保证提取流域自然水系的连续性。

图1 DEM提取水系流程图

1.3 水流方向计算

地表径流在流域空间内总是从地势高处向地势低处流动，最后经流域出口排出流域。……