论文总字数：9795字

摘 要

关键词：GIS，流域水系，河网提取，监督分类，空间分析

Abstract:Watershed water extraction technology is an important research direction of remote sensing and GIS. This paper studyed on the problems of complex operation, low extraction accuracy, possible errors and the deviation between the extracted hydrological elements and the actual situation. This paper integrates digital elevation model, high-resolution remote sensing image and network electronic map to extract water system. With the help of remote sensing image processing, GIS data processing, spatial analysis, maximum likelihood method (supervised classification) and other methods, the automatic extraction of river system is realized. This paper takes LandSat5 TM image as an example, uses the maximum likelihood method to supervise and classify Huaihe River Basin, compares it with the river network extracted from DEM data through hydrological analysis, and judges the error of river network extraction, which has certain applicability.

Keywords:GIS,Drainage, Automation,Supervised Classification,Spatial Analysis

目 录

1 引言 4

2 研究区域背景及概况 5

2.1研究背景 5

2.2研究区域概况 5

3 研究方法和步骤 6

3.1研究方法 6

3.2水系提取 7

3.3监督分类 8

3.4河网提取与可视化 11

4 研究结果呈现 12

结论 13

参考文献 14

致谢 15

1 引言

近些年来，对流域水系的自动化提取一直是测绘，GIS，区域规划等领域研究的重热点。所谓的流域水系的自动化提取，就是运用现代空间信息理论研究对空间水体进行空间分析、空间建模及数字表达，并结合相关技术进行可视化的过程，由于气候变化和人类活动在一定程度上受水体面积变化的影响程度较大，因此寻求一种方法可以快速准确地提取水体面积，准确把握地表水的空间分布状态，对流域水系研究、地区水资源研究管理等方面具有举足轻重的现意义。传统的水体提取方法多数是依托大比例尺测绘完成的，这种方法不仅耗时耗力，而且宏观、连续、实时监测水体效果差，很难满足时空方面的要求。遥感技术具有宏观、动态、低成本等特点，利用遥感影像快速准确地提取水体信息，不但可以准确把握黄河流域水体的空间分布状态、变化趋势，而且对水资源调查、流域综合治理、水利规划、洪水监测和灾害评估及水资源管理、保护等都具有重要的意义，已经成为必不可少的手段之一^[1-3]。

本文所提出的对流域水体的自动化提取主要基于LandSat5 TM影像，选择淮河流域的水库、湿地、湖泊和河流作为研究对象，将其划分成三大类，即城镇，植被以及水系，并结合淮河流域的DEM信息来完善流域水网的分布情况。借助 DEM 提取水系时，虽然提取河网，但是不能对面状水域进行精确地提取，并可能在面状水域的存在的地方出现异常； 在借助遥感影像进行水系提取时，只能提取水系的主干河道以及面状水域，对于细小水系并不能完整地提取。因此，本文针对多源数据的不同特性进行对比分析。

2 研究区域背景及概况

2.1研究背景

流域是水文的一个重要载体，研究流域水提取技术对科学研究、工程实践、流域管理调控等具有重要的指导作用。针对流域水系精确的提取方法，目前，仍然缺少适用性广、可操作强和通用性强的方法。

淮河流域及其周边城市地处南北分界线，位于长江流域与黄河流域之间，地理位置优越、人口众多但经济落后。为了改善这一局面，拉动流域经济发展，2018年，国家印发《淮河生态经济带规划》，使淮河流域的生态与经济协调发展成为热议话题。淮河流域内面临着洪涝旱灾频繁、水污染突出、水资源短缺、水土流失严重等生态环境问题；存在生态环境压力大、经济发展落后、产业集聚水平低、战略层次不高等劣势。由此可见，淮河流域内水系的科学合理利用至关重要^[10]。

近年来，随着GIS行业的飞速发展以及人们对水体有效利用的不断关注，流域水系提取技术成为GIS研究的热议点。本文从GIS方法的角度，提出基于GIS的流域水系提取方法，并进行模型的可视化分析；与流域建模相关的数据预处理和可视化模拟操作过程都在同一GIS平台完成，具有较强的实用性。目前基于遥感影像提取水体常用的方法主要有: 多波段谱间结构关系法、水体指数法、决策树法、监督分类法以及归一化差异性水体指数NDWI 等，其中监督分类方法最为广泛。

利用GIS技术处理DEM信息和利用RS技术处理遥感影像都是进行水系提取的方法，本文将针对上述两种流域水系提取方法进行分析，对遥感影像进行监督分类并生成河网，对比其与DEM河网的差异，并对比并利用这两种水系提取方法有效的减小误差。

2.2研究区域概况

淮河流域位于我国东部沿海地区，介于长江和黄河两流域之间，位于111°55’E～121°25’E，30°55’N～36°36’N区域之间，面积约为27万km²。淮河发源地在桐柏山太白顶北麓，依次流经河南，湖北，安徽，山东和江苏。淮河流域的地形主要以山地、丘陵、平原为主，其中平原的面积约占总面积的三分之二。淮河流域地处中国南北气候过渡带，淮河以北属暖温带区，淮河以南属北亚热带区。其特点是：冬春干旱少雨，夏秋闷热多雨，冷暖和早涝转变急剧，淮河流域概况分布如图1所示：

图 1 淮河流域概况

Fig.1 General situation of HuaiHe River Basin

3 研究方法和步骤

3.1研究方法

在ArcGIS中通过流域分析模块根据淮河流域DEM数据提取流域水系，以Landsat5 TM影像为数据源，在ENVI中对遥感影像利用最大似然法进行监督分类提取河网，对河网进行平滑降噪概化，并在ArcGIS当中进行叠置分析，最终将分析结果在MapControl当中进行可视化。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：9795字