刘家宏，秦大庸，李海红，杨志勇

（中国水利水电科学研究院 水资源研究所，北京 100038）

1 研究背景

基于DEM的河网提取是分布式水文模型建立的基础环节，提取河网的精度高低是影响水文模型模拟精度的一个重要因素。自Peuker［1］开始，河网提取的方法和模型已经研究了30多年，主要形成了两种生成河网水系的方法：一种是在一小窗口内对高程进行局部计算，然后在DEM上移动该窗口来确定上凹面或V型面，这些面底部的网格单元被视为水道或河网的组成部份，这种方法的缺陷是生成的水系不连续，需要重新连接和修整才能生成较合理的河网［2］；另外一种是O’Callaghan和Mark［3］提出的坡面流模拟方法，它是依据水文学坡面流概念来判别水流路径，根据每一栅格单元与相邻单元之间的最陡坡度识别水流路径，再选择合适的水道集水面积确定河网，该方法是目前应用最广泛的水系提取方法。O’Callaghan和Mark提出的提取河网的方法，只有在DEM中每一个单元都确定了排水方向后才能自动生成连续的河网。围绕如何确定每个栅格单元的流向，Fairfield和Leymarie［4］提出了D8方法、Rho8方法，此外还有Lea［5］方法、DEMON法［6］、D∞法［7］等，无论哪一种方法，DEM中的闭合洼地和平坦区域都会出现流路失真的问题，尤其是在强人类活动下的平原地区，往往由于人工河道（例如运河，排水沟渠等）的影响，改变了原有天然河道的流向，使得提取的水系与实际情况大相径庭，从而使得水循环模拟结果精度降低。许多学者研究了解决这个问题的办法，总结起来主要分为两种思路：一种是对河网提取模型进行改进，例如Turcotte［8］在模型进行流向和湖泊的判断时，加入数字化河网和湖泊等辅助信息；……