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

【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。 【关键词】：ASTER GDEM Arc Hydro 水利水电规划 水文分析
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TV212;P208
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 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 Builder83
• 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B97-104

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