·理论操索·
浅谈DEM在洪水灾害中的运用
王永飞张靖
（郑州大学地理信息系统实验室河南郑州
450001)
数字技术与应用
摘要；DEM是国家基融空间数据中的一个重要短或部分，随着当代体息技术和计算机技术的快速发展，DEM在国民经济和国防建设以及人文，自总料单领域的应用越来题广泛，延用DEA进行流战水文分新和湾没西积分新，可以对洪水流没范国预报和洪水炎害评信，为防决减灾工作提供糖助决家。
关键词：字高在模型（DEM）中图分类号：TP399
水湾分析
4D产品GIS
文献标识码；A
0引言
我国是-个洪涝灾害频繁的国家，每年都给国家和人民生命财产造成巨大损失，间时影响社会的稳定和发展。另外洪水灾害危害严重且具有突发性、因此快速，准确，科学的对洗水灾害进行模拟，预测对防洪减灾和实施教援意义重大，
数字高程模塑（DigitalElevationModel，简称DEM)是基础地理信息4D产品之一，在国民经济建设及规刘等各部门有泛的应用。DEM是进行水文分析（如汇水区分析、河网水系分析，降雨分析等）.湾没面积分析、洪水灾害评估等的基础，DEM在防洪减灾中也发挥感来越重要的作用。
DEM的定义及特点 1.1DEM定义
DEM楚用·组有序数值陈列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型(Digital TerrainModel，简称DTM) 的-个分支，是DTM中最基本的部分，它是对地球表面地形地貌的一种离散的数字表达"，数字高程模暨DEM是表示特定区城D 上的三维向量有限序列，用表达式可以表示为Vi=(X,Yi,Z)
(i1,2,3,..,n)
式中：X.Y是地面点的平面坐标，Zi 是对应点的高程值。
当DEM表示为规则格网时、将高程值按每行网格顺序存储，则地面点的坐标值可以省略，这样DEM表示为一维的有序序
列，节省了大景的存储空间。 1.2DEM的特点
通过对原始数据（DWG等）的验证和重建可以生成DEM表面，结合其体的应用生成DEM产品，生成的DEM产品以数字形式存储在磁盘等存储介质上。DEM较传统地形图有以下优点：
(1)DEM能以多种比例尺的地形图，织横断面图和立体图等多种形式显示特定区域的地形信息。(2)DEM数据能实现多幅地形信息的无缝接边绩嵌，对于较大区域的地形信息可以分制成若干的小区城分别进行地形信息的采集和处距，最后进行接边镶嵌(3)数据便于存储、传输和共享且精度不会损失。DEM以数字形式存储，数据可以长时间存储面精度不会损失，随着计算机技术和网络技术的发展使得DEM数据的存储、传输和共享更加使捷。(4)DEM数据更新代价小，自动化，实时化程度高"DEM由于是数字形式的地形数的更新只需将信息输人到计算机，经过软件处理即可产生实时化的地形图，数诺更新代价小，自动化，实时化程度高，
万方数据
文章编号：1007-0916（2010)09-0149-01
DEM在洪水灾害中的应用 2.1基于DEM的流域水文分析
DEM是流城水文分析的主要数帮，其中摄格DEM最为替遍.其计算处理方法简单有效，且易"遥感数据匹配，在流域水文模拟中得到广泛应用。基于DEM的水流流向的确定是利用D8算法，就是比较栅格点亏周国八个网点高程的大小，高程下降最大的方向就是该点的流向。汇流累积景是假定规则格网DEM 中的每个操格处有一个单位水景，按照水从高处流向低处的自然规律，根区域地形的水流方向矩阵计算每个栅格处所流过的水量数值，使可以得到该风域水量累计数字矩阵。
基于DEM流域河网水系提取上要用坡面流模拟方法，根器水文学汇流的概念，水总是沿斜坡最陡方向流动，逐--确定DEM 中每→个栅格单元的水流方向后，由水流方向计算每一个槽格单元的上游给水区，
再选择合适的集流阅值来确定河网。 2.2基于DEM的洪水流没分析
洪水流没是个复杂的过程，受到诸多固素的影响，其中洪水特性和受流区的地形地貌是影响洪水湾没的主要闪案。在洪水流没分析中，洪水先从水源处开始向外扩湾没，只有区城地势低洼且与水源连通的区域才能鼓滤没，所以在进行洪水流没分析时要进行区域的连通性分析。
洪水流没分析可以概括为两种情况，-是在给定洪水水位分析洪水造成的滤没范圈和水深分布，二楚给定洪量分析洪水造成的湾没范图和水深分布。
在洪水灾害中我们常常会先给定一个假定的湾没水位，分析被湾没区的范围从而进行防洪决策，在给定水优H的条件下，只有地势低于H且与水源连通的区城才能被滤没。由DEM数据可得地面各点的高程h，则对应各点的水深W=ll-h，流没区域的水深分布也就能很快的得到。我们可以将W值代替DEM 中的高程值，这样我们就能像显示DEM数据那样以多种形式显示湾没区域的水深分布。
由流城降水等数据可以得到流域的洪量，即该区成的洪量已知，某一区城所容纳水的体积和水位是成函数关系的，这里可(H
式中；V表示某一区域对应某一水位H 的洪量，H表示水位，A.表示DEM单元的面积；存表示对应DEM单元的高程值。
在洪量已知的情况下即V已知，则利用函数关系可以求得对应的湾没水位H，继面可以确定流没区的范围及流没区的水深分布。 2.3基于DEM的洪水湾没范图模拟根据DEM求取给定水位下的流没区，
分为两种情况，一是无源流没，凡是高程值低于给定水位的点替计入湾没区，相当于整个地区大面积均勾降水，所有低注处都可能积水成灾，二是有源流没，即洪水只湾没它能流到的地方，相当下高处洪水向城泛蓬，例如洪水决堤，成局部暴用引起的暴涨洪水向四周扩散。
无源湾没处理相对简单只要沿着由左至右，由上至下的方向遍寻所有网格，将满足条件的网格找出即可。有源流没需处理迁连通间题，其算法实现复条一些，基本思想是从给定的源点出发，在平面区城上沿8个方向游动扩散，求取既满足水位条件又与源点连通的网格集合。
洪水流没的动态模拟可以在无源湾没中设计湾没步数，这样就实现了雨量由小至大所造成的流没演示过程；有源流没中流没的演进是从源点逐渐扩散的，因此也是水源流动的动态模拟。模拟过程的实质是按计算顺序将符合条件的网格计入缓冲
再以同样顺序将其提取并赋予其他额
区，
色显示，这样一个顺序显示的过程也就是一个动态显示的过程。
2.4基于DEM的洪水灾害评估
洪水灾害损失与流没的范围、水深、历时及落没区的财产分布、开发程度和利用方式等诸多因素有关，通过上述方法确定流没区的范函以及流没区的水深分布，再将环境背景、社会经济等地面模型与之叠加融合，通过建立相应的评估模型，可以得到受灾的范圈、受灾人口
、损坏建筑物、农
牧业受灾南积，通过这些数据的统计可以计算出洪水灾害造成的直接经济损失，这为灾后的重建提供了重要依据。
3结语
在国家防汛指挥系统总体设计板架下，目前许多流城或省、市部在实施防讯决策支持系统或防汛信息管理系统的开发与建设，这系统大都以GIS为平台，以DEM 数据为基留。利用GIS构建防洪区的决策专家系统，结合GIS强大的数据存储、管理、分析功能，能为防汛指挥决策提供辅助支持，能够快速的对灾情进行预测，防讯信息及决策方案的可视化表达，并能快速准确的进行灾情评估。随着DEM技术，GIS技术以及计算机技术的快速发展，它们在洪水灾
害中的应用将更加深入与成熟，参考文献
[1]率志林，朱庆.《数字高程模型》.武汉测
绘科技大学出版社，2000，3.
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