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TOPMODEL(TOPography based hydrological Model)是一个以地形为基础的半分布式水文模型，在Beven和Kirkby于1979年提出的二十多年后，此模型已经在全世界得到了广泛的接受。随着信息技术的发展，GIS与水文学的结合之后，TOPMODEL中一些本来无法解决的问题现在也越来越被人们所重视，大量的研究者把目光聚焦在了模型的改进、不确定分析等方面。本文一方面尝试能够回答TOPMODEL在地形指数计算、模型结构、参数率定等方面的问题，另一方面，通过把TOPMODEL与GIS结合，希望GIS可以方便TOPMODEL进一步的研究和更好的发挥它在水文水资源研究中的功用。论文的主要工作和创新点如下：
(1) 通过设定河道初始阈值排除了河道对于地形指数生成的影响，为地形指数计算中遇到异常点提供了较接近实际情况的处理方法，使生成的地形指数更符合实际情况；
(2) 在考虑空间异质性的前提下，在栅格尺度进行产汇流计算，得到了比较好的模拟效果，为进一步做空间差异性在TOPMODEL中的影响的研究打下了基础。为了解决栅格尺度计算时降水的空间分布不均匀的问题，本文采用Vironio图对降水要素进行了内插；
(3) 为了进一步体现出空间差异性，文章对TOPMODEL的汇流过程进行了探索，引入坡度对等流时线的影响，使汇流计算与实际情况更加吻合；
(4) 为简化模型使用者的工作，同时也为模型评价提供一个客观可行的标准，文章将多目标参数优化算法MOCOM—UA与TOPMODEL结合起来，不仅使模型参数的率定工作简化，节省研究者的时间，同时也提供了一个接近最优的参数空间集，研究者可以根据需要在这个解集中选择自己感兴趣的解进行下一步研究；
(5) 运用GIS二次开发，把TOPMODEL前期所需要的数据准备，如河网提取、地形指数计算、等流时线的计算等工作集成在一个软件中，充分利用了GIS在空间数据处理和管理上的优势，方便研究者的使用；
(6) 应用面向对象的编程技术，实现了TOPMODEL多种产汇流方法的封装，研究者可以根据研究兴趣和需要选择所需要的模块拼组合成自己需要的模型，进行研究，为模型的进一步推广打下了基础。