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《基于dem的arcgis水文分析—河網(wǎng)和流域的提取》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、基于DEM的ArcGIS水文分析—河網(wǎng)和流域的提取一、實(shí)驗(yàn)背景水文分析是DEM數(shù)據(jù)應(yīng)用的一個(gè)重要方面。而利用DEM生成的集水流域和水流網(wǎng)絡(luò)，成為大多數(shù)地表水文分析模型的主要輸入數(shù)據(jù)。表面水文分析模型研究與地表水流有關(guān)的各種自然現(xiàn)象例如洪水水位及泛濫情況，劃定受污染源影響的地區(qū)，預(yù)測(cè)當(dāng)某一地區(qū)的地貌改變時(shí)對(duì)整個(gè)地區(qū)將造成的影響等。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^本實(shí)驗(yàn)，使讀者理解基于DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行水文分析的基本原理，掌握利用ArcGIS提供的水文分析工具進(jìn)行水文分析的基本方法和步驟，并利用DEM數(shù)據(jù)提取出河網(wǎng)及流域。三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)某地
2、區(qū)柵格數(shù)據(jù)DEM，數(shù)據(jù)來源于隨書光盤（…Chp9Ex2）。四、實(shí)驗(yàn)要求根據(jù)DEM利用水文分析工具提取地表水流徑流模型的水流方向、匯流累積量、水流長(zhǎng)度、河流網(wǎng)絡(luò)（包括河流網(wǎng)絡(luò)的分級(jí)等）以及對(duì)研究區(qū)的流域進(jìn)行分割等。五、實(shí)驗(yàn)流程圖六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1．無洼地DEM生成DEM是比較光滑的地形表面模型，但由于DEM誤差以及一些真實(shí)地形或特殊地形的影響，使得DEM表面存在一些凹陷的區(qū)域。在進(jìn)行水流方向計(jì)算時(shí)，由于這些區(qū)域的存在，往往得到不合理的甚至錯(cuò)誤的水流方向。因此，在進(jìn)行水流方向的計(jì)算之前，應(yīng)該首先對(duì)原始DEM數(shù)據(jù)進(jìn)
3、行洼地填充，得到無洼地的DEM。洼地填充的基本過程是先利用水流方向數(shù)據(jù)計(jì)算出DEM數(shù)據(jù)中的洼地區(qū)域，并計(jì)算洼地深度，然后，依據(jù)這些洼地深度設(shè)定填充閾值進(jìn)行洼地填充。1．1水流方向的提取水流的流向是通過計(jì)算中心格網(wǎng)與鄰域格網(wǎng)的最大距離權(quán)落差來確定。對(duì)于每一格網(wǎng)的水流方向指水流離開此網(wǎng)格的指向。在ARCGIS中，通過對(duì)中心柵格的1、2、4、8、16、32、64、128等8個(gè)鄰域柵格編碼，中心柵格的水流方向便可有其中的某一值來確定。例如，若中心柵格的水流流向左邊，則水流方向賦值16。流向的生成是個(gè)自動(dòng)的過程，可能要等一段
4、自時(shí)間，運(yùn)算的時(shí)間跟電腦性能和DEM圖的精度與大小有關(guān).。方法是利用ArcToolboxSpatialAnalysisToolsHydrologyFlowDirection，生成方向水流流向圖：若從DEM中作出來的流向分析的最大數(shù)值為128則不需要填洼，否則需要填挖。計(jì)算出來的水流分析1．2洼地計(jì)算洼地區(qū)域是水流方向不合理的地方，可以通過水流方向來判斷哪些地方是洼地，并進(jìn)行填充。但是，并非所有的洼地區(qū)域都是由于數(shù)據(jù)的誤差造成的，有很多洼地是地表形態(tài)的真實(shí)反映。因此在進(jìn)行洼地填充之前，必須計(jì)算洼地深度，判斷哪些
5、地區(qū)是由于數(shù)據(jù)誤差造成的，而哪些地區(qū)又是真實(shí)的地表形態(tài)。然后，在洼地填充時(shí)，設(shè)置合理的填充閾值。基本過程先分別雙擊Hydrology工具集中的Sink、Watershed工具計(jì)算出洼地區(qū)域圖、洼地貢獻(xiàn)區(qū)域圖，打開SpatialAnalystTools工具箱中的Zonal工具集，分別利用ZonalStatistic、ZonalFill工具分別計(jì)算每個(gè)洼地所形成的貢獻(xiàn)區(qū)域的最低高程，及計(jì)算每個(gè)洼地貢獻(xiàn)區(qū)域出口的最低高程，然后在ARCMAP中加載SpatialAnalyst模塊，選擇RasterCalculator對(duì)話框
6、，通過命令sinkdep=（[zonalmax]-[zonalmin]）計(jì)算出洼地深度圖。計(jì)算出來的洼地區(qū)域計(jì)算出來的洼地貢獻(xiàn)區(qū)域洼地深度圖1．3洼地填充經(jīng)過洼地提取后，可以確定原始DEM上是否存在洼地，若有洼地，須進(jìn)行填充。而洼地深度的計(jì)算為填充閾值的設(shè)置提供了依據(jù)，系統(tǒng)默認(rèn)條件下是不設(shè)閾值，即所有的洼地區(qū)域都將被填平。對(duì)照地形資料，確定填充域值。沒有巖溶問題的話，直接用（洼地深度的最大值＋1）作為域值（zlimit）。洼地填充是一個(gè)不斷反復(fù)的過程，直到所有的洼地被填平，新的洼地不在產(chǎn)生為止。方法是利用ArcTo
7、olboxSpatialAnalysisToolsHydrologyFill工具對(duì)洼地是深度圖進(jìn)行處理，得到洼地填充圖：洼地填充圖2．匯流累積量計(jì)算在地表徑流模擬過程中，匯流累積量是基于水流方向數(shù)據(jù)計(jì)算得到的。首先基于無洼地DEM生成水流方向圖，利用該數(shù)據(jù)，雙擊Hydrology工具集中的FlowAccumulation工具計(jì)算出匯流累積量數(shù)據(jù)，如圖所示：通過計(jì)算得到的匯流累積量數(shù)據(jù)3．水流長(zhǎng)度計(jì)算水流長(zhǎng)度指地面上一點(diǎn)沿水流方向到流向起點(diǎn)（或終點(diǎn)）間的最大地面距離在水平面上的投影長(zhǎng)度。它分為順流計(jì)算及溯流計(jì)算
8、兩種，可通過雙擊Hydrology工具集中的FlowLength工具實(shí)現(xiàn)，其中計(jì)算方向分別選擇順流計(jì)算Downstream或溯流計(jì)算Upstream。水流長(zhǎng)度的提取和分析在水文學(xué)或水土保持工作中均具有很重要意義，因?yàn)樗鏖L(zhǎng)度直接影響地面徑流的速度，進(jìn)而影響地面土壤的侵蝕力。順流計(jì)算出的水流長(zhǎng)度溯流計(jì)算的水流長(zhǎng)度4．河網(wǎng)的提取目前常用的河網(wǎng)提取方法是采用地表徑
