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水电规划中基于ASTER GDEM和Arc Hydro的地形提取及水文分析实用方法研究

作　者: 黄硕
导　师: 李向新
学　校: 昆明理工大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: ASTER GDEM Arc Hydro 水利水电规划水文分析
分类号: P208
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

进行水电规划和水资源开发利用离不开地形、水文、气象、地质等地理信息的支持。一些中小型水电站和水库往往建在人烟稀少的山区。在这样的地区进行水电规划和水资源开发利用,往往缺少上述的基础地理信息和资料。因此如何利用最新的3S技术,高效、准确、方便获取所需的地理空间信息,为水电规划和水资源开发利用服务是一个需要研究和解决的问题。根据小型水电站规划设计初期阶段对地形数据精度要求不高的实际情况,本研究提出了在水电规划设计中采用卫星遥感影像图提取地形信息并采用ArcHydro进行水文分析的新方法。该方法在实际的工程项目中得到应用,取得很好的社会及经济效益。论文的主要内容包括：1、介绍了全球地形数据ASTER GDEM的数据结构及特点。分析和研究Arc Hydro数据模型及Arc Hydro Tools的各项功能,为水文信息的提取做好数据和工具的准备。2、分析总结了利用Arc Hydro Tools从DEM提取水文信息的基本原理。并对ASTER GDEM全球地形数据处理方法及地形提取技术进行了研究,提出了处理方法和具体流程。3、研究了在ArcGIS9.3环境下基于栅格DEM的Arc Hydro水文分析关键技术及理论。包括地形处理、水文分析、水电站各取水坝集水区面积分析、径流分析计算。4、分别用ASTER GDEM数据和1：5万地形图数据,提取了某工程流域的地形和水文特征值。利用这些数据进行了径流分析,得出了该流域内某电站的设计年径流。结果显示,由ASTER GDEM数据和1：5万地形图数据得到的电站集水区面积、径流量基本一致,误差在5%范围以内。验证了本研究提出方法的有效性。5、作者编程实现了水文频率分析的计算机程序。该程序能计算出最优的P-Ⅲ型理论频率曲线的参数(CV和CS值),并能绘制理论频率曲线。能求出任意频率对应的水文特征量,如降水量或径流量的值。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-10
第一章绪论  10-16
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
    1.2.1 高分辨率卫星影像  11-12
    1.2.2 GIS水文模型研究  12-13
  1.3 研究目的和意义  13
  1.4 研究内容及技术路线  13-14
  1.5 论文结构  14-16
第二章 Arc Hydro简介  16-30
  2.1 Arc Hydro Tools简介  16-18
    2.1.1 主菜单  17-18
    2.1.2 按钮工具  18
  2.2 Arc Hydro Tools提取DEM数字流域信息的基本原理  18-22
    2.2.1 DEM预处理  19
    2.2.2 水流方向确定  19-20
    2.2.3 河网自动生成  20-21
    2.2.4 子流域提取  21-22
  2.3 Arc Hydro数据模型  22-28
    2.3.1 要素间的关系  22-23
    2.3.2 Drainage汇流区  23-24
    2.3.3 Hydrogaphy水文地理要素  24-25
    2.3.4 Channel河道  25-26
    2.3.5 Network水文网络  26-27
    2.3.6 TimeSeries时间序列  27-28
  2.4 Arc Hydro的优点  28-29
  2.5 本章小结  29-30
第三章基于ASTER GDEM的流域特征信息提取  30-40
  3.1 ASTER GDEM数据  30-32
  3.2 水系提取过程  32-38
    3.2.1 Dem预处理  32-33
    3.2.2 水流方向的确定  33
    3.2.3 流量累积  33-34
    3.2.4 河网生成  34
    3.2.5 子流域提取及相关操作  34-35
    3.2.6 多次河流上下游追踪  35
    3.2.7 流域点的描绘  35-37
    3.2.8 地形图生成  37-38
  3.3 基于DEM提取数字流域水系的优缺点  38-39
  3.4 本章小结  39-40
第四章径流计算方法  40-52
  4.1 径流特征值  40-41
  4.2 水文统计  41-42
  4.3 频率计算  42-48
    4.3.1 理论频率计算  43
    4.3.2 实用频率计算方法  43-45
    4.3.3 优化适线法  45-47
    4.3.4 海森几率格纸  47-48
  4.4 缺乏实测径流资料时设计年径流的计算  48-50
    4.4.1 等值线图法估算设计年径流量  48-49
    4.4.2 水文比拟法估算设计年径流量  49-50
    4.4.3 径流系数法估算设计年径流量  50
  4.5 本章小结  50-52
第五章案例研究  52-80
  5.1 工程概况  52-53
  5.2 流域概况  53-55
    5.2.1 地理  53
    5.2.2 气候  53-55
  5.3 测站基本资料  55-60
    5.3.1 测站情况  55-57
    5.3.2 资料情况  57-60
  5.4 数据处理  60-71
    5.4.1 基础数据准备  60-61
    5.4.2 ASTER GDEM数据水文提取过程  61-69
    5.4.3 1:5万地形图数据提取的水文特征值  69-71
  5.5 径流分析  71-79
    5.5.1 流域降水特性分析  71-73
    5.5.2 流域降水量  73-74
    5.5.3 设计年径流  74-77
    5.5.4 径流的年内分配  77-79
  5.6 本章小结  79-80
第六章软件功能实现  80-88
  6.1 Flex技术  80-83
    6.1.1 Flex架构  80
    6.1.2 Flex简介  80-81
    6.1.3 Flex应用  81-82
    6.1.4 Flex的优缺点  82-83
    6.1.5 开发环境Flex Builder  83
  6.2 软件功能和结果展示  83-87
    6.2.1 实测数据逐年变化值  83-84
    6.2.2 C_V逐年变化值  84-85
    6.2.3 三点法功能的实现  85
    6.2.4 离均系数法功能的实现  85-87
    6.2.5 任意频率对应的降水量或径流量  87
  6.3 本章小结  87-88
第七章结论和展望  88-90
  7.1 结论  88-89
  7.2 展望  89-90
致谢  90-92
参考文献  92-96
附录A 攻读硕士期间发表论文目录  96-97
附录B  97-104

水电规划中基于ASTER GDEM和Arc Hydro的地形提取及水文分析实用方法研究

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