项目名称： 数字高程模型在流域水环境模拟中的应用研究
项目来源：
中国水利水电科学研究院科研专项
本研究主要是根据地球空间信息获取和处理技术新的发展，结合环境模拟分析领域对模拟区域下垫面要素处理方法的进展，对数字高程模型 (DEM) 在环境研究领域的应用进行了分析，对基于 DEM的水系分析、河网数据结构和模拟区地形数据处理三个方面开展了深入研究，建立了相应的技术方法，并在实际的科研项目中进行了应用。
本研究工作的目标是将数据与应用模型结合起来，研究从 DEM 获取模拟区域地形信息的处理方式和算法，进而结合专业模型的要求建立矢量结构的水系模型和计算网格，从而完成水环境模拟中对区域下垫面要素的快捷处理。
本项目在数字高程基本原理的基础上，分析了其在水环境领域中的应用，对于几个关键的技术环节，进行具体深入的研究，主要研究内容包括：
• 数字高程模型在水环境研究中的应用分析
分析数字高程模型的水环境研究领域的应用，对主要的应用范围和方法进行归纳。由于流域产汇流过程与河道径流过程密切联系，流域范围内面源污染物产生和输移过程是进行河流污染分析的基础，因此在水文过程分析和污染物过程分析中， DEM 都可以得到广泛应用。
• 基于 DEM的水系分析和数据结构处理
从 DEM 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。本研究基于 D8 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程序。在美国联邦地质调查局（ USGS ）的 HYDRO1k 全球１ km 精度的 DEM 数据源基础上，所提取生成的长江流域河网，与 1/100 万的数字长江主要河道对比，差别不大。
本研究提出了一种基于面向对象思想的河网数据结构处理方法，采用类的概念对河网对象进行抽象，并且在三峡库区河网模拟中进行了应用。
• 平面模拟区域计算网格地形处理
本研究主要结合水环境模拟中对模拟区域地形条件的获取和处理进行详细分析。数字地形模型应用于模拟区地形条件的处理主要包括以下几个技术环节：首先进行地形信息的采集，通过各种技术途径建立模拟区的数字地形模型，在此基础上结合模拟目标和内容，确定模拟的空间范围；然后，进行计算网格的划分，根据模型的需要一般把计算区域划分成三角形、四边形网格或者混合网格，从而完成空间的离散；最后，根据数字高程模型中已知点的高程数据，采用合理的空间插值处理技术，计算得到每个计算网格点的地形数据。
本研究利用 GIS的数据转换功能将地形数据倒入网格生成软件，进行计算网格的自动划分。开发了一套地形插值处理程序，从已知点数据计算出所有网格点地形数据， 建立的方法在长江口杭州湾区域水动力模拟研究中得到了应用。
