1. 研究目的与意义
小流域是指山地、丘陵、低岗地区一个独立完整的集水区，是一个涵盖水文、自然生物、社会经济政治等的资源管理和规划的综合单元，可以反映区域范围内不同地区自然、社会等特性，便于全面掌握监测区域内各类特征与结构体系。但是在实际应用过程中，小流域提取方法多种，软件平台多样，不同方法与平台间的划分结果的精度有何差异尚未明确，因此选取常用的两种小流域划分软件（Arc SWAT、Global Mapper），以山东蒙阴为例，基于1:1万地形图探索分析不同计算方法下小流域划分精度，具有一定实践意义，可以较好的服务于当地水土保持规划、水土流失治理等相关工作。
2. 国内外研究现状分析
20世纪50年代中期，美国麻省理工学院摄影测量实验室主任c.l.miller将计算机与摄影测量技术结合在一起，解决了道路工程的计算机辅助设计问题。他提出了数字地面模型digital terrain models 概念，即dtm。1958年c.l.miller又提出dem概念。60年代，研究者们注重于发展地形高程的存储和插值方法，通过研究数学插值方法来减少为建立数字高程模型所必需的数据采样的点数。70年代，dem的研究与应用得到迅速发展并进行深入研究。我国学者陈述彭、王之卓、廖克、刘岳等人最早在七十年代末采用格网dem进行了计算机辅助制图研究。dem的产生，对数字数字模型的诞生和水文科学的进步提供了坚实的基础，衍生出来的数字流域水系模型进行流域划分，成为了水文模型研究的重点。基于dem提取流域水文信息是依据1984年 ocallaghan等[5]提出的坡面流模拟原理。此后，国内外学者对于基于dem 的小流域划分的研究更加丰富与多样。martz和garbrecht通过对数字流域模型进行深入研究，用fortran语言开发了dednm (digital elevation drainage network model）程序模块。
2006年，唐从国、刘从强介绍了一个新的基于 arcgis开发的提取流域特征的工具 arc hydro tools，基于 arc hydro tools 提取流域特征包括 5 个流程：dem 的预处理、水流流向的确定、汇流栅格图的生成、河网的自动生成、子流域边界的划分。最后以贵州省内乌江流域为研究区进行了试验，试验结果表明：提取结果的精度在总体上是符合要求的，但在地势平坦区或人类活动干扰较大的地区，提取的结果与实际相差较大。从提取的效率和试验结果的精度两方面来看，基于 arc hydro tools 的流域特征自动提取在山区是切实可行的。2007年4月，陈加兵、励惠国、郑达贤、曾从盛4位专家在基于dem的福建省小流域划分研究当中以1：10万的数字线划图为工作底图, 在arc/info软件环境下, 采用空间内插法生成福建省的dem。其在arc/info软件的水文模块环境下, 经过数据预处理、 流向分析、 汇流分析和流域识别等过程, 自动提取 1435个小流域进行分析比较，最终得出结论山区流域界限基本吻合，但在平坦地区由于等高线稀疏，海岸线曲折不太标准，需要人为矫正。基于dem的流域快速提取，大大提高了效率，结合其精度是可取的。因此可以展望，随着dem精度的不断提高，这种方法必然得到大力推广使用从而推动生态环境管理工作的实施。随后，2009年，林杰等[13]以苏南丘陵山区淳化流域为研究区，基于dem和水文分析模块hec-geohms进行流域特征的分析，生成数字小流域，分析后得到了与陈加兵相似的结论，并证明了基于dem和水文分析模块hec-geohms的流域自动提取是切实可行的。2013年3月，朱良山、王守峰、王起峰三人针对空间分辨率较低的aster gdem在进行小流域划分时易出现较大误差的问题，提出了基于aster gdem和google earth相结合的小流域划分方法，利用google earth中分辨率较高的卫星遥感影像对aster gdem划分结果进行修正，从而得到较准确的流域划分结果。实际应用结果表明，该方法所得结果与实际较为相符，可应用于小流域设计。同年4月，付继强、王周龙、马金卫、郭玲玲、王萌、宋庆茹6位专家基于srtm和aster gdem 两种dem数据源，以胶东半岛为研究区，应用armap水文分析（are hydro tools）扩展模块和burn in算法，提前河网及流域范围。结果显示，集水面积阈值变化直接影响数字河网密集度。对胶东半岛而言，采取分辨率90m90m的srtm数据可较好地提取河网水系及划分流域；提取的11个主要流域，充分体现了胶东半岛地区的流域特征。2016年6月吴清泉专家在基于gis的福建省水土保持小流域划分课题研究中基于河流、流域、小流域一体化管理的思路，按照福建省地形地貌特点、自然汇水关系和水土保持工作特点， 以1：5万的基础地理信息数据为基础，利用地理信息和遥感技术，通过模型计算和人工修正等技术手段，首次完成了全省水土保持小流域边界的提取，并进行小流域面积量算、编码、命名，建立了小流域基础地理数据库，为全省水土保持规划、综合治理、监测评价、预防监督、信息化建设等提供基础数据支撑，并对全国水土保持工作的开展起到启示作用。这些无一例外都是为了验证各自方法对特定小流域划分的准确程度。
相对于国内，国外的研究虽然超前，却也大同小异。2005年v.chaplot a,b,*在其impact of dem mesh size and soil map scale on swat runoff,sediment,andno3n loads predictions这一课题研究中指出农业非点源污染模型的准确性很大程度上取决于模型输入空间参数描述流域的相关特征的准确度。人们通常认为降低空间输入参数的精度将影响流域径流和产沙的模拟结果。然而，由于更精确的地形或土壤信息，会增加输入数据的收集和准备，所以，模型的精确度可能没有显著提高。他研究的目的是确定在swat模拟农田流域出口处的径流、沉积物和硝态氮负荷时，数字高程模型(20-500m)和土壤地图比例尺(1/25,000；1/250,000；1/500,000)网格尺寸的影响。下游胡桃木(21.8km2爱荷华州中心)的结果表明，模拟流域负荷需要上限为50m的dem网格。减小这一阈值之外的网格大小不会显著影响计算的径流通量，但是会产生氮和沉积物产量的预测误差。无论dem网格大小多少，必须考虑一个详细的土壤地图来准确估计载荷。最后，针对流域的相关特性，讨论了dem网格大小和土壤图尺度对模型结果的影响。其实这也是一种对软件工具提取数据准确性大小的研究，为了流域的划分作准备。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：以山东蒙阴为例，以1：1万地形图为基础数据源，基于ArcSWAT与GlobalMapper两种软件，参照《小流域划分及编码规范》等相关规范，探索不同软件对小流域划分结果的影响，运用相关软件进行统计分析、制作图表。然后对比分析不同软件小流域划分结果，最终确定较好的划分软件。
研究计划：2017.1.15-2017.2.15 熟悉文献资料 2017.2-3 熟悉两种软件原理以及操作并处理数据 2017.4 完成论文并上交查重修改 2017.5-6 准备论文答辩4. 研究创新点
特色：用两种不同软件来处理同一数据，对比显得结论更为清晰。
创新：在探索不同软件对小流域划分结果的影响同时将更为合理的小流域划分出来，一举双得。
