基于GIS提取流域河網(wǎng)密度研究的意義分析

陳紅

摘要：河網(wǎng)密度反映了一定區(qū)域范圍內(nèi)河流的密集程度。本文通過(guò)對(duì)GIS的介紹以及利用GIS對(duì)河網(wǎng)密度的測(cè)量揭示出如何對(duì)這些區(qū)域的水文狀況等進(jìn)行有效的分析與研究。

關(guān)鍵詞：GIS；流域；河網(wǎng)密度

據(jù)統(tǒng)計(jì)在我國(guó)境內(nèi)大大小小的河流的長(zhǎng)度和約有420000000米，其中流域面積達(dá)到在10000公頃以上的就有50000余條。從徑流資源上來(lái)看，徑流的總量約有26萬(wàn)億立方米， 世界排名第三位[1]。而河流地域分布呈現(xiàn)出的是東多西少不平衡現(xiàn)象。 由于各地區(qū)河流的干、支流以及流域面積都各不相同，使得我國(guó)從全國(guó)范圍內(nèi)來(lái)看，呈現(xiàn)出流域河網(wǎng)密度不均勻的現(xiàn)象。而如何利用好GIS及其相關(guān)技術(shù)來(lái)提取某些地域的河流流域的河網(wǎng)密度是很有研究?jī)r(jià)值與意義的[2]。

一、關(guān)于對(duì)GIS的一些認(rèn)識(shí)

一般來(lái)說(shuō)是GIS主要以測(cè)繪、測(cè)量為基礎(chǔ)并且以數(shù)據(jù)庫(kù)作為基本的數(shù)據(jù)源，同時(shí)用電子計(jì)算機(jī)編程來(lái)作為平臺(tái)進(jìn)行全球空間分析的即時(shí)技術(shù)。 GIS是把已經(jīng)建立的地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)作為基礎(chǔ)，運(yùn)用有關(guān)地理模型的分析方式和方法并且能夠適合時(shí)宜的提供多種動(dòng)態(tài)的空間地理信息，為地理工作研究者們提供有效的地理研究、11地理決策和有關(guān)方面服務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，GIS具有以下三個(gè)主要的特點(diǎn)：

GIS具有空間性和動(dòng)態(tài)性特點(diǎn)，具備一定的地理信息的采集、分析、管理和輸出多的能力； GIS以地理研究和決策為主要目的，把模型化方法作為主要的研究手段同時(shí)可以進(jìn)行區(qū)域的空間分析能力、多元要素的系統(tǒng)綜合分析能力和具體信息的動(dòng)態(tài)分析預(yù)測(cè)能力，進(jìn)而可以在某些情況下用來(lái)生成一些相對(duì)來(lái)說(shuō)具有高層次水平的的地理、地質(zhì)信息[3]。由于GIS是以計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)作為支持的，所以它具有對(duì)空間上的地理信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的能力，而且還可以用它的相關(guān)計(jì)算機(jī)程序去演示和模擬常規(guī)的、非常規(guī)的或者說(shuō)是專(zhuān)業(yè)的地理學(xué)的分析方法。這樣就可以進(jìn)一步的作用于空間數(shù)據(jù)、產(chǎn)生有用信息，而這些任務(wù)對(duì)于僅僅用人工的方法是絕對(duì)無(wú)法完成的。

二、對(duì)流域河網(wǎng)密度的認(rèn)識(shí)及其研究意義

1. 河網(wǎng)密度的定義

河網(wǎng)密度是一定流域結(jié)構(gòu)的重要的標(biāo)準(zhǔn)，它的定義可以表述為：?jiǎn)挝涣饔蛎娣e內(nèi)干、支流的總長(zhǎng)和，流域河網(wǎng)密度反映了一定流域的水系分布的密度情況。

2. 河網(wǎng)密度的計(jì)算公式

流域的河網(wǎng)密度可以簡(jiǎn)單用公式[16]：V=L/A，在這個(gè)公式來(lái)表述，公式中的V表示一定河流流域內(nèi)的河網(wǎng)密度，L就是流域內(nèi)全部河流 （含干流、溝渠以及支流）的總和長(zhǎng)度，A是該流域的流域面積。1953年Chebotarev將公式進(jìn)一步的演繹表示為：D=L/A=nl/na=l/a。

在這個(gè)公式中D[18]表示的是河網(wǎng)密度，L和A分別表示的河流主干以及支流總的長(zhǎng)度和流域的總面積，n表示匯入主流的支流數(shù)目或者說(shuō)是河段數(shù)目，而l和a分別表示平均河長(zhǎng)和平均河面積，這個(gè)公式無(wú)非是上個(gè)公式進(jìn)一步的延伸和細(xì)化。

三、 GIS河網(wǎng)密度的研究?jī)r(jià)值和研究意義

一般情況下流域內(nèi)的河網(wǎng)密度與流域內(nèi)發(fā)生洪澇災(zāi)害的可能性有關(guān)，因?yàn)榱饔騼?nèi)的河網(wǎng)密度越大就一定程度上表示在一定范圍內(nèi)河流的密集程度很大，話句話就是河流的支流會(huì)很多。這種情況下一旦上流連續(xù)的強(qiáng)降雨就會(huì)導(dǎo)致下流支流的水面升高，導(dǎo)致洪澇災(zāi)害。此外河網(wǎng)密度與氣候、下墊面之間存在的關(guān)系也在一定程度上會(huì)導(dǎo)致洪水的危害。一般來(lái)說(shuō)土壤滲透力差、降雨量大的流域河網(wǎng)密度都會(huì)很大，同時(shí)從氣候條件的角度來(lái)看，自然界為了及時(shí)將自己的外表徑流向外排放，必然“創(chuàng)造”出一定的河流網(wǎng)絡(luò)與之對(duì)應(yīng)，這就形成了不同流域的不同河網(wǎng)密度?？傊?，流域河網(wǎng)密度大的地方發(fā)生洪澇災(zāi)害的危險(xiǎn)更大一些，流域河網(wǎng)密度小的地方則發(fā)生洪澇災(zāi)害的危險(xiǎn)性或者可能性相對(duì)小些[4]。

傳統(tǒng)計(jì)算河網(wǎng)密度是主要針對(duì)一定流域的，也就是說(shuō)對(duì)于每一個(gè)流域來(lái)講都有它自己的流域河網(wǎng)密度，也就是象上面我們演繹的一樣用河流總長(zhǎng)度除以河流的流域總面積。而河流流域內(nèi)部是不均勻的，也是具有疏密程度的不同的。因此人們常常在實(shí)際計(jì)算中，用一定數(shù)目和規(guī)格的網(wǎng)格來(lái)套在一定流域水系的流域水系圖上，進(jìn)而在統(tǒng)計(jì)出每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)的河流的長(zhǎng)度，然后再除以網(wǎng)格的面積。顯而易見(jiàn)，用這種手工測(cè)量和計(jì)算的方法來(lái)計(jì)算某一流域的河網(wǎng)密度的工作量是十分大的，而且也未見(jiàn)得精確

從專(zhuān)業(yè)技術(shù)的角度來(lái)說(shuō)，GIS主要是用以表示人們居住和生存的客觀現(xiàn)實(shí)環(huán)境的現(xiàn)實(shí)的與已經(jīng)變化遷移了的各種各樣的空間信息數(shù)據(jù)以及描述這些空間信息數(shù)據(jù)的特征、特點(diǎn)和屬性。 而如果我們單單從通俗的角度來(lái)講，地理信息系統(tǒng) 是整個(gè)世界范圍內(nèi)或者是部分特定區(qū)域內(nèi)的環(huán)境和資源在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的縮影；GIS的主要支持性技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代化信息技術(shù)和信息化基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展，這一學(xué)科以及相應(yīng)的技術(shù)也得到了很大程度上的發(fā)展。進(jìn)入到二十世紀(jì)80、90年代以后，GIS在世界范圍內(nèi)得到了從來(lái)沒(méi)有過(guò)的關(guān)注和重視，學(xué)科的發(fā)展速度達(dá)到了空前化的程度。GIS開(kāi)始大范圍的的應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，創(chuàng)造出了很大的經(jīng)濟(jì)上的效益和社會(huì)上的效益。

近些年來(lái)，有人將將GIS與RS技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，根據(jù)它所提供的數(shù)字高程模型DEM來(lái)得出一些遙感三維影象數(shù)據(jù)。并用這些數(shù)據(jù)來(lái)模擬顯示和預(yù)測(cè)洪水淹沒(méi)場(chǎng)景進(jìn)行洪水災(zāi)害的評(píng)估，這種應(yīng)用已經(jīng)成為GIS在水文方面的主要研究領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉耀彬中部地區(qū)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的極化分析[J]長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2006，15（6）

[2]薛敬華改革開(kāi)放以來(lái)湖北省城市化與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展研究[J]湖北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，29（3）

[3]，劉耀彬，楊益明區(qū)域城市化水平地域差異及影響因素的灰色關(guān)聯(lián)分析--以湖北省為例[J]世界地理研究，2003，12（3）

[4]王樹(shù)婷，張敏，劉成武等國(guó)家地理標(biāo)志產(chǎn)品京山橋米的保護(hù)分析[J]湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，49（7）endprint