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研究生:郭振民
研究生(外文):Kuo Chen Min
論文名稱:應用遙測與地理資訊系統於分佈型降雨-逕流模式之研究
論文名稱(外文):A Study of Distributed Rainfall-Runoff Model Using Remote Sensing and Geographic Information System
指導教授:游保杉游保杉引用關係
指導教授(外文):Yu Pao Shan
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:水利及海洋工程學系
學門:工程學門
學類:河海工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1999
畢業學年度:87
語文別:中文
論文頁數:93
中文關鍵詞:遙測地理資訊系統分佈型降雨-逕流模式全域最佳化方法土地利用變遷
外文關鍵詞:Remote SensingGeographic Information SystemDistributed Rainfall-Runoff ModelGlobal Optimization TechniqueLand Use Change
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本文旨在利用地理資訊系統及遙測技術與分佈型降雨-逕流模式結合,以考慮空間不均勻的水文現象,並探討土地利用變化對設計洪水之影響。為充分模擬集水區內部水文現象之空間變異,本文採用地理資訊系統與遙測技術來建立集水區的地文因子與分析土地利用變遷情形,提供降雨-逕流模式之輸入資料。在模式參數率定過程方面,本研究嘗試採用全域最佳化方法比較傳統的單目標函數法與模糊多目標函數法對模式率定結果之差異,經由率定與驗證發現:使用模糊多目標函數法之率定結果較傳統單目標函數佳。另外,本研究以三種尺度(2公里、1公里、0.5公里)加以探討空間尺度對模擬之影響,經分析結果以1公里較佳。於是以1公里空間尺度分析土地利用變遷對於集水區逕流之影響,由分析結果得知:八掌溪上游集水區之森林逐漸為檳榔所取代,道路與都市地開發也逐漸增加,此種土地利用變遷的情形會使尖峰流量顯著增加。
The study is aimed at estimating the effects of land use change on runoff simulation. A distributed rainfall-runoff model, which can simulate the spatial heterogeneous characters of hydrological process, was used in the study. The GIS and RS techniques was utilized to detect the degree of land use change and to calculate the watershed characters as model input. The global optimization technique coupled with the fuzzy multi-objective function (FMOF) was adopted in the study for model calibration to compare with the single objective function (SOF). From the results of calibration and verification, it reveals that using the FMOF has better performance for runoff simulation than using the traditional method. In order to detect the scale effect on model simulation, three scales (i.e., 0.5, 1, and 2km) were separately used in this study. The modelling results show that the scale of 1km has the best simulation and was further used for analyse the effects of land use change. In the basin of Pa-Chang Creek increasing forest areas on hills replaced by betel nut and impervious area (e.g., roads and urban areas) were discovered by using the GIS and RS techniques. It''s worth noting that the peak discharge significantly increases with the land use change.
第一章 緒論 1
1-1 研究動機與目的 1
1-2 文獻回顧 2
1-3 本文組織 4
第二章 模式之基本理論 6
2-1 流域概述 6
2-2 流域物理特性描述 7
2-2-1 流域邊界描述 7
2-2-2 漫地流流向及地表坡度 7
2-2-3 地表植生與土壤種類 8
2-2-4 渠道網路 8
2-3 降水損失 9
2-3-1 修正荷頓公式 9
2-3-2 入滲參數推算 11
2-4 水流基本方程式 12
2-4-1 漫地流演算 12
2-4-2 渠道流演算 15
第三章 遙測與地理資訊系統 17
3-1 遙測之功能 17
3-1-1 遙測之簡介 17
3-1-2 影像處理分析 18
3-2 地理資訊系統之功能 19
3-2-1 地理資訊系統概述 19
3-2-2 空間分析 20
3-3 建立集水區地文因子資料 21
3-3-1地表覆蓋分類 21
3-3-2地文因子 23
3-4 遙測與地理資訊系統之結合 25
第四章 模式之率定與驗證 42
4-1 SCE參數最佳化 42
4-2 修正SCE法 45
4-2-1模式參數改變對模擬之影響 45
4-2-2修正SCE法與率定過程 47
4-3 目標函數 48
4-4 模糊之概念 49
4-5 模糊多目標函數之建立 50
4-6 模式之率定與驗證 51
4-6-1單目標函數法 51
4-6-2多目標函數法 52
4-6-3不同目標函數法之比較 53
第五章 集水區模擬尺度與土地利用變遷之影響 65
5-1 模擬尺度之影響 65
5-1-1模擬尺度之分析 65
5-1-2不同尺度之比較 66
5-1-3模擬尺度之討論 67
5-2 土地利用變遷之影響 70
5-2-1研究區域土地利用變化情況 70
5-2-2土地利用變遷對逕流之影響 73
5-2-3土壤入滲值對逕流之影響 75
5-3 結果與討論 77
第六章 結論與建議 86
6-1 結論 86
6-2 建議 87
參考文獻 89
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