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《ArcGIS實驗操作(十三)---基于DEM的水文分析.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、ArcGIS實驗操作（十三）基于DEM的水文分析從DEM中自動提取自然水系的算法過程如下：依據水總是沿斜坡最陡方向流動的原理,確定DEM中每一個高程數據點的水流方向；然后根據高程數據點的水流方向數據來計算每一個高程數據點的上游給水區(qū),再根據上游給水區(qū)高程數據,用閾值法確定屬于水系的高程數據點；最后,根據水流方向數據,從水系源頭開始,將整個水系追索出來。數據：在data/Ex13/文件下：Dem數據要求：基于DEM，利用水文分析工具提取水流方向、匯流量積量、水流長度、河流網絡、河網分級以及流域分割等。操作步驟：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
2、真實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。在進行水流方向計算時，由于這些區(qū)域的存在，往往得到不合理的甚至錯誤的水流方向。因此，在進行水流方向的計算之前，應該首先對原始DEM數據進行洼地填充，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據計算出DEM數據中的洼地區(qū)域，并計算洼地深度，然后，依據這些洼地深度設定填充閾值進行洼地填充。1.1水流方向提取水流的流向是通過計算中心格網與鄰域格網的最大距離權落差來確定。對于每一格網。水流方向指水流離開此網格的指向。在ARCGIS中，通過對中心柵格的1、2、4、8、16、32、64、128等8個鄰域柵格編碼，中心柵格
3、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。啟動ArcToolbox，應用水文分析模塊(Hydrology)下的流向確定(FlowDirection)命令,生成8方向水流流向圖：水流方向圖1.2洼地計算洼地區(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，并進行填充。但是，并非所有的洼地區(qū)域都是由于數據的誤差造成的，有很多洼地是地表形態(tài)的真實反映。因此在進行洼地填充之前，必須計算洼地深度，判斷哪些地區(qū)是由于數據誤差造成的，而哪些地區(qū)又是真實的地表形態(tài)。然后，在洼地填充時，設置合理的填充閾值。基本過程先分別雙擊Hydrolo
4、gy工具集中的Sink、Watershed工具計算出洼地區(qū)域圖、洼地貢獻區(qū)域圖，打開SpatialAnalystTools工具箱中的Zonal工具集，分別利用ZonalStatistic、ZonalFill工具分別計算每個洼地所形成的貢獻區(qū)域的最低高程，及計算每個洼地貢獻區(qū)域出口的最低高程，然后在ARCMAP中加載SpatialAnalyst模塊，選擇RasterCalculator對話框，通過命令sinkdep=（[zonalmax]-[zonalmin]）計算出洼地深度圖。（1）洼地提?。?）洼地深度計算A.計算洼地的貢獻區(qū)域洼地貢獻區(qū)域圖B.計算每個洼地所形成的貢獻區(qū)域的最低
5、高程每個洼地所形成的貢獻區(qū)域的最低高程圖C.計算每個洼地貢獻區(qū)域出水口的最低高程即洼地水口高程每個洼地貢獻區(qū)域出口的最低高程圖D.計算洼地深度洼地深度圖1.3洼地填充經過洼地提取后，可以確定原始DEM上是否存在洼地，若有洼地，須進行填充。而洼地深度的計算為填充閾值的設置提供了依據，系統默認條件下是不設閾值，即所有的洼地區(qū)域都將被填平。參考洼地深度圖，結合小流域的實際地形，不斷調試將閾值設為2500。方法是雙擊Hydrology工具集中的FILL工具，選擇需要進行洼地填充的原始DEM數據，經過洼地填充生成的無洼地DEM。經洼地填充生成的無洼地DEM2匯流累積量計算在地表徑流模擬過程中
6、，匯流累積量是基于水流方向數據計算得到的。首先基于無洼地DEM生成水流方向圖，利用該數據，雙擊Hydrology工具集中的FillAccumulation工具計算出匯流累積量數據。（1）基于無洼地DEM生成水流方向圖無洼地DEM水流方向圖（2）計算匯流累積量數據匯流累積量圖3水流長度計算水流長度指地面上一點沿水流方向到流向起點（或終點）間的最大地面距離在水平面上的投影長度。它分為順流計算及溯流計算兩種，可通過雙擊Hydrology工具集中的FlowLength工具實現，其中計算方向分別選擇順流計算Downstream或溯流計算Upstream。水流長度的提取和分析在水文學或水土保持
7、工作中均具有很重要意義，因為水流長度直接影響地面徑流的速度，進而影響地面土壤的侵蝕力。(1)順流計算的水流長度順流計算出的水流長度圖(2)溯流計算的水流長度溯流計算出的水流長度圖4河網的提取目前河網提取方法主要采用地表徑流漫流模型。假設每一個柵格攜帶一份水流，那么柵格的匯流累積量就代表該柵格的水流量。因而，當匯流量達到一定值時，就會產生地表水流，所有匯流量大于臨界值的柵格就是潛在的水流路徑，由這些水流路徑構成的網絡，就是河網。4.1河網的生成河網的生成基于匯流累積量數
