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TOPMODEL模型中的DEM尺度效应

孙立群,  胡成,  陈刚

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孙立群, 胡成, 陈刚. TOPMODEL模型中的DEM尺度效应[J]. 水科学进展, 2008, 19(5): 699-706.
引用本文: 孙立群, 胡成, 陈刚. TOPMODEL模型中的DEM尺度效应[J]. 水科学进展, 2008, 19(5): 699-706.
shu
SUN Li-qun, HU Cheng, CHEN Gang. Effects of DEM resolution on the TOPMODEL[J]. Advances in Water Science, 2008, 19(5): 699-706.
Citation: SUN Li-qun, HU Cheng, CHEN Gang. Effects of DEM resolution on the TOPMODEL[J]. Advances in Water Science, 2008, 19(5): 699-706.
shu

TOPMODEL模型中的DEM尺度效应

  • 1.

    中国地质大学环境学院, 湖北武汉 430074;

  • 2.

    中国地质大学研究生院, 湖北武汉 430074

详细信息
    作者简介:

    孙立群(1981- ),男,江苏常州人,硕士,主要从事GIS在水文及水资源中的应用.E-mail:slqcug@gmail.com

  • 中图分类号: P333

Effects of DEM resolution on the TOPMODEL

  • 1.

    School of Environmental Studies, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China;

  • 2.

    Graduate School, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China

  • 摘要: TOPMODEL是目前被广泛应用的半分布式流域水文模型,它以地形为基础的特点使得DEM的空间分辨率成为影响模型模拟结果准确性的重要参数。不同分辨率的DEM将计算出不同的地形指数ln(α/tanβ)分布,其作为TOPMODEL的地形参数直接影响着模型的模拟结果。以10 m分辨率的DEM为原始数据,生成10~1 000 m等17种分辨率的DEM,使用地形信息熵的概念,比较不同分辨率的DEM对地形信息提取的影响。假设TOPMODEL在10 m分辨率的DEM计算的流量过程线为观测值,对比了不同分辨率的DEM对流量过程线和Nash效率系数产生的变化。对于所研究的流域,150 m分辨率是建立TOPMODEL模型的最佳值,300 m分辨率是保证模型结果有效的基本要求。使用Monte Carlo方法计算TOPMODEL中参数对DEM分辨率的敏感性,指出在模型的5个参数中,只有饱和导水系数T0对DEM分辨率敏感。
    Abstract: The digital elevation model (DEM) grid size has significant influence on topographic index,and the effects of topography on watershed hydrology are represented in the TOPMODEL as the distribution of topographical index ln (α/tan β).In this study,the 10 m grid size is selected as the base resolution,and 17 DEMs are generated ranging from 10 m to 1000 m resolutions.The discharge of TOPMODEL in 10m grid is taken as the observed value compared with the discharges among different DEM resolutions.A significant change of the model in response to scale is identified with the grid size of 300 m,the efficiency remains approximately constant between 10m and 150 m,and above this scale the efficiency declines rapidly.In the last section of the study,the Monte-Carlo method is used to analyze the effects of DEM grid size on the five TOPMODEL parameters.More significant are the results of T0 which shows a strong positive relationship with the grid size increase and the other parameters perform have no clear influence.
  • [1] 熊立华,郭生练,KIERAN M.利用DEM提取地貌指数的方法述评[J].水科学进展,2002,13(6):776-780.(XIONG Li-hua,GUO Sheng-lian.KIERAN M.Review of methods for deriving physical descriptors of the watershed topography from DEM[J].Advances in Water Sciences,2002,13(6):776-780.(in Chinese))
    [2] 熊立华,郭生练.分布式流域水文模型[M].北京:中国水利水电出版社,2004.(XIONG Li-hua,GUO Sheng-lian.The Distributedn Watershed Hydrological Modeling[M].Beijing:China WaterPower Press,2004.(in Chinese))
    [3] 左其亭,王中根.现代水文学(第二版)[M].郑州:黄河水利出版社,2002.(ZUO Qi-ting,WANG Zhong-gen.Modern Hydrology[M].Zhengzhou:Yellow River Water Press,2002.(in Chinese))
    [4] BLÖSCHL G,SIVAPALAN M.Scale issues in hydrological modelling:A review[J].Hydrological Processes,1995,9(3-4):251-290.
    [5] ERSKINE R H,GREEN T R,RAMIREZ J A,et al.Comparison of grid-based algorithms for computing upslope contributing area[J].Water Resources Research,2006,42(9):W09416.
    [6] WOLOCK D M,PRICE C V.Effects of digital elevation model map scale and dats resolution on a topography-based watershed model[J].Water Resources Research,1994,30(11):3041-3052.
    [7] ZHANG wei-hua,MINTGOMERY D R.Digital elevation model grid size,landscape representation,and hydrologic simulations[J].Water Resources Research,1994,30(4):1019-1028.
    [8] 魏林宏.时空尺度对洪水模拟的影响研究[D].南京:河海大学,2004.(WEI Lin-hong.Effect of spatial-temporal scale on flood simulation[D].Nanjing:Hohai University,2004.(in Chinese))
    [9] GIUSEPPE M,SOLE A.The information content theory for the estimation of the topographic index distribution used in TOPMODEL[J].Hydrological Processes,1997,11(9):1099-1114.
    [10] VIEUX B E.Aggregation and smoothing effects on surface runoff omdeling[J].Journal of Computing in Civil Engineering,1993,7(3):310-338.
    [11] WU Simon,LI Jonathan,HUANG G H.Modeling the effect of elevation data resolution on the performance of topography-based watshedrunoff simulation[J].Environmental Modelling & Software,2007,22(9):1250-1260.
    [12] GARBRECHT J,MARTZ L.Grid size dependency of parameters extracted from digital elevation models[J].Computers & Geosciences,1994,20(1):85-87.
    [13] 孔凡哲,芮孝芳.TOPMODEL中地形指数计算方法探讨[J].水科学进展,2003,14(1):41-45.(KONG Fan-zhe,RUI Xiao-fang.Calculation method for the topographic index in TOPMODEL[J].Advances in Water Sciences,21103,14(1):41-45.(in Chinese))
    [14] QUINN P,BEVEN K,CHEVALLIER P,et al.The prediction of hillslope flow paths for distributed hydrological modelling using digital terrainmodels[J].Hydrological Processes,1991,5:59-79.
    [15] QUINN P F,BEVEN K J,LAMB R.The ln(α/tanβ)index:How to calculate it and how to use it within the topmodel framework[J].Hydro-logical Processes,1995,9(2):161-182.
    [16] BEVEN K.How far can we go in distributed hydrological modelling?[J].Hydrology and Earth System Seiences,2001,5(1):1-12.
    [17] BEVEN K,FREER J.Equifinality,data as similation,and uncertainty estimation in mechanisitic modelling of complex enviromental systemsusing the GLUE methodology[J].Journal of Hydrology,2001,249(1-4):11-29.
    [18] FREER JE,MCMHJJkN H,MCDONNE J J,et al.Constraining dynamic TOPMODEL responses for imprecise water table information using fuzzy rule based performance measures[J].Journal of Hydrology,2004,291(3-4):254-277.
  • [1] 陈皓锐, 伍靖伟, 黄介生, 杨金忠, 王少丽.  石津灌区冬小麦水分生产率的尺度效应 . 水科学进展, 2013, 24(1): 49-55.
    [2] 林声盼, 荆长伟, MOORE Nathan, 吴嘉平.  数字高程模型分辨率对流域地形特征参数的影响 . 水科学进展, 2012, 23(4): 457-463. doi: CNKI:32.1309.P.20120614.2158.004
    [3] 陈皓锐, 黄介生, 伍靖伟, 杨金忠.  灌溉用水效率尺度效应研究评述 . 水科学进展, 2011, 22(6): 872-880.
    [4] 徐静, 任立良, 刘晓帆, Vijay. P. Singh, 刘薇, 袁飞.  基于模糊集理论的降雨不确定性传播影响研究 . 水科学进展, 2009, 20(3): 422-427.
    [5] 石朋, 芮孝芳, 瞿思敏, 陈喜.  一个网格型松散结构分布式水文模型的构建 . 水科学进展, 2008, 19(5): 662-670.
    [6] 吴时强, 吴修锋, 周辉, 陈惠玲.  底流消能方式水电站泄洪雾化模型试验研究 . 水科学进展, 2008, 19(1): 84-88.
    [7] 张东辉, 张金存, 刘方贵.  关于水文学中非线性效应的探讨 . 水科学进展, 2007, 18(5): 776-784.
    [8] 王康, 张仁铎, 王富庆, 安田裕.  土壤水分运动空间变异性尺度效应的染色示踪入渗试验研究 . 水科学进展, 2007, 18(2): 158-163.
    [9] 陈静, 黄冠华, 黄权中.  一维均质与非均质土柱中溶质迁移的分数微分对流-弥散模拟 . 水科学进展, 2006, 17(3): 299-304.
    [10] 余钟波, 潘峰, 梁川, 梁忠民, 林朝晖, 任立良.  水文模型系统在峨嵋河流域洪水模拟中的应用 . 水科学进展, 2006, 17(5): 645-652.
    [11] 薛金凤, 夏军, 梁涛, 张秀梅.  颗粒态氮磷负荷模型研究 . 水科学进展, 2005, 16(3): 334-337.
    [12] 董斌, 崔远来, 李远华.  水稻灌区节水灌溉的尺度效应 . 水科学进展, 2005, 16(6): 833-839.
    [13] 熊立华, 郭生练, 田向荣.  基于DEM的分布式流域水文模型及应用 . 水科学进展, 2004, 15(4): 517-520.
    [14] 孔凡哲, 芮孝芳.  TOPMODEL中地形指数计算方法的探讨 . 水科学进展, 2003, 14(1): 41-45.
    [15] 芮孝芳, 石朋.  基于地貌扩散和水动力扩散的流域瞬时单位线研究 . 水科学进展, 2002, 13(4): 439-444.
    [16] 牛振国, 李保国, 张凤荣, 陈焕伟.  参考作物蒸散量的分布式模型 . 水科学进展, 2002, 13(3): 303-307.
    [17] 王锦国, 周志芳.  裂隙岩体地下水溶质运移的尺度问题 . 水科学进展, 2002, 13(2): 239-245.
    [18] 任立良, 刘新仁.  数字高程模型信息提取与数字水文模型研究进展 . 水科学进展, 2000, 11(4): 463-469.
    [19] 郭方, 刘新仁, 任立良.  以地形为基础的流域水文模型——TOPMODEL及其拓宽应用 . 水科学进展, 2000, 11(3): 396-301.
    [20] 任立良, 刘新仁.  数字高程模型在流域水系拓扑结构计算中的应用 . 水科学进展, 1999, 10(2): 129-134.
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出版历程
  • 收稿日期:  2007-07-09
  • 刊出日期:  2008-09-25

TOPMODEL模型中的DEM尺度效应

  • 1. 中国地质大学环境学院, 湖北武汉 430074;
  • 2. 中国地质大学研究生院, 湖北武汉 430074
    • 作者简介:

    孙立群(1981- ),男,江苏常州人,硕士,主要从事GIS在水文及水资源中的应用.E-mail:slqcug@gmail.com

  • 收稿日期: 2007-07-09
  • 刊出日期: 2008-09-25

  • 中图分类号: P333

摘要: TOPMODEL是目前被广泛应用的半分布式流域水文模型,它以地形为基础的特点使得DEM的空间分辨率成为影响模型模拟结果准确性的重要参数。不同分辨率的DEM将计算出不同的地形指数ln(α/tanβ)分布,其作为TOPMODEL的地形参数直接影响着模型的模拟结果。以10 m分辨率的DEM为原始数据,生成10~1 000 m等17种分辨率的DEM,使用地形信息熵的概念,比较不同分辨率的DEM对地形信息提取的影响。假设TOPMODEL在10 m分辨率的DEM计算的流量过程线为观测值,对比了不同分辨率的DEM对流量过程线和Nash效率系数产生的变化。对于所研究的流域,150 m分辨率是建立TOPMODEL模型的最佳值,300 m分辨率是保证模型结果有效的基本要求。使用Monte Carlo方法计算TOPMODEL中参数对DEM分辨率的敏感性,指出在模型的5个参数中,只有饱和导水系数T0对DEM分辨率敏感。

English Abstract

孙立群, 胡成, 陈刚. TOPMODEL模型中的DEM尺度效应[J]. 水科学进展, 2008, 19(5): 699-706.
引用本文: 孙立群, 胡成, 陈刚. TOPMODEL模型中的DEM尺度效应[J]. 水科学进展, 2008, 19(5): 699-706.
shu
SUN Li-qun, HU Cheng, CHEN Gang. Effects of DEM resolution on the TOPMODEL[J]. Advances in Water Science, 2008, 19(5): 699-706.
Citation: SUN Li-qun, HU Cheng, CHEN Gang. Effects of DEM resolution on the TOPMODEL[J]. Advances in Water Science, 2008, 19(5): 699-706.
shu

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