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基于DEM的水文特征信息的提取和可视化的研究与实现

孙友波  
【摘要】:从数字高程模型(Digital Elevation Models)直接提取河网及相关流域信息,是分布式水文模型开发与应用的基础。本文对近年来基于栅格数字高程模型(DEM)提取水文信息技术进行了详细的研究,讨论由栅格数字高程模型(DEM)自动提取流域水系的原理和方法,认为该技术的关键在于两个方面:一是如何定义流域地貌形态结构,二是提取算法的设计。通过对DEM中的洼地和平原区域处理算法的改进,使效率和结果准确性等方面都有了明显的改进,从而更加适合于对大范围流域的DEM数据进行处理与信息提取。 本文在可视化的主要研究内容为,采OpenGL开放图形库和Java3D技术,实现了数字高程模型的三角网地形模型的三维建模,并实现了将流域特征信息与三维模型相叠加的动态三维渲染显示。 本文基于D8(eight flow direction matrix)处理方法,开发出一套DEM凹陷区域识别与处理、河网自动生成与流域划分,并将提取的特征信息与DEM地形数据叠加进行三维直观显示的软件。以北京雁栖河流域为研究区域进行了河网生成实验研究表明,洼地和平坦区域的算法改进使有效的,提取的特征信息的结果与实际情况比较接近,同时运算效率也有很大的提高,从而使水文要素的模拟更具有实际意义。


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