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《基于dem的arcgis水文分析—河網(wǎng)和流域的提取》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、基于DEM的ArcGIS水文分析—河網(wǎng)和流域的提取一、實驗背景水文分析是DEM數(shù)據(jù)應用的一個重要方面。而利用DEM生成的集水流域和水流網(wǎng)絡，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)，預測當某一地區(qū)的地貌改變時對整個地區(qū)將造成的影響等。二、實驗目的通過本實驗，使讀者理解基于DEM數(shù)據(jù)進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。
2、三、實驗數(shù)據(jù)某地區(qū)柵格數(shù)據(jù)DEM，數(shù)據(jù)來源于隨書光盤（…Chp9Ex2）。四、實驗要求根據(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、水流長度、河流網(wǎng)絡（包括河流網(wǎng)絡的分級等）以及對研究區(qū)的流域進行分割等。五、實驗流程圖六、實驗內(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
3、之前，應該首先對原始DEM數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)計算出DEM數(shù)據(jù)中的洼地區(qū)域，并計算洼地深度，然后，依據(jù)這些洼地深度設定填充閾值進行洼地填充。1．1水流方向的提取水流的流向是通過計算中心格網(wǎng)與鄰域格網(wǎng)的最大距離權落差來確定。對于每一格網(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
4、賦值16。流向的生成是個自動的過程，可能要等一段自時間，運算的時間跟電腦性能和DEM圖的精度與大小有關.。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。計算出來的水流分析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(shù)據(jù)的誤差造成的，有很多洼地是地表形
5、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(shù)據(jù)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?；具^程先分別雙擊Hydrology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
6、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。計算出來的洼地區(qū)域計算出來的洼地貢獻區(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，須進行填充。而洼地深度的計算為填充閾值的設置提供了依據(jù)，系統(tǒng)默認條件下是不設閾值，即所有的洼地區(qū)域都將被填平。對照地形資料，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）
7、。洼地填充是一個不斷反復的過程，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ArcToolboxSpatialAnalysisToolsHydrologyFill工具對洼地是深度圖進行處理，得到洼地填充圖：洼地填充圖2．匯流累積量計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工具計算出匯流累積量數(shù)據(jù)，如圖所示：通過計算得到的匯流累積量數(shù)據(jù)3．水流長度計算
8、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(xiàn)，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。順流計算出的水流長度溯流計算的水流長度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
