全球变暖下青藏高原河湖系统建模及演变分析方法

　　叶松，1981.3，博士，正高级工程师，国家注册测绘师，现任长江科学院空间信息所三维仿真室主任。主要从事空间信息技术应用、水旱灾害防灾减灾、智慧水利等领域的研究工作，擅长地理信息系统规划设计与系统研发，具备扎实的基础理论和专业技能，在卫星遥感、无人机航测、三维GIS应用研发、BIM建模等方面积累了丰富经验，具有追踪本专业科技发展前沿的能力。先后主持或参加完成国家及省部级重点项目20余项，作为项目负责人主持云南省、湖北省水利重大科研项目2项。在《测绘科学》、《系统仿真学报》、《长江科学院院报》、《人民长江》、《Arabian Journal of Geosciences》、《Geomorphology》、《Water》、《Desalination and Water Treatment》等期刊发表论文20余篇，其中SCI论文7篇，EI论文2篇；获批发明专利8项，软件著作权15项，合作专著2部；入选水利部水利先进适用技术目录3项；获大禹三等奖1项，地理信息科技进步一等奖2项，中国电子学会科技进步二等奖1项，地理信息优秀工程奖2项，长江委科技进步一等奖1项。

（1）提出了基于空天地水的青藏高原DEM协同方法：建立了面向青藏高原特殊地理环境，集成卫星遥感、UAV-SFM、地面实测和船载水深测量等的多维协同体系，并采用GNSS星站差分技术，构建了统一地理空间基准，实现了空天地水多源DEM数据的融合，扩大了数据覆盖范围，提升了高程精度和空间分辨率，为青藏高原河湖系统建模与演变分析，提供了一种有效的地形地貌数据获取方法。（2）提出了基于数学形态学的青藏高原内流区湖泊水文连通性建模方法：基于区域增长算法提取内流区湖泊，采用标记控制的分水岭分割方法建立湖泊分水线，计算相邻分水线的*小溢出点高程建立漫溢邻接矩阵，利用改进Priority-flood搜索算法构建湖泊级联漫溢模型，通过森林结构图实现建模结果的可视化。构建的青藏高原内流区融合型湖泊和瀑布型湖泊等漫溢级联模型，从地形特征上阐明并揭示了全球变暖下，内流区湖泊的水文连通性演变特征，分析了突变和早期信号，为青藏高原内流区湖泊水文连通性建模与分析，提供了一种数据结构简单、算法高效、易于编程实现、可视化程度高的新方法。（3）提出了基于DEM 先验知识的青藏高原外流区河网水系提取方法：针对D8算法在平坦地形条件下，容易出现迷失水流方向问题，将水文地貌特征信息作为先验知识进行辅助引导，从概念模型及其相应数学建模与实现方法，建立了集成DEM与先验知识的数字高程扩展模型DXM（Digital elevation-eXtended Model），提出了基于DXM的河网水系提取方法。青藏高原外流区可可西里河网水系提取实验表明，这种“DEM 先验知识”模式的DXM，利用水文地貌先验知识对DEM进行了扩展，能够在高程追踪失去作用时，及时发挥对水流方向的引导作用，为平坦地区河网水系的高质量提取，提供了一种简单、高效、实用的新方法。（4）模拟分析了青藏高原内流区湖泊漫溢溃决外流演变特征：根据湖泊级联结构模型，评估了全球变暖下青藏高原内流区湖泊的漫溢溃决外流可能性，分析了盐湖的潜在溢出点，模拟了盐湖发生漫溢溃决后洪水的外流演进过程，较好地预测了盐湖外溢给下游青藏铁路等重大工程带来的威胁，为制定应对保护措施提供了科学依据。