實驗9、水文分析-DEM應用

GIS軟件應用-ArcGIS 實驗九、水文分析-DEM應用一、實驗目的水文分析使用DEM數(shù)據(jù)派生其它水文特征：提取河流網(wǎng)絡(luò)、自動劃分流域。這些是描述某一地區(qū)水文特征的重要因素。通過本實驗應達到以下目的：理解基于DEM數(shù)據(jù)進行水文分析的基本原理（重要）。掌握利用ArcGIS的提供的水文分析工具進行水文分析的基本方法和步驟。二、實驗準備預備知識：數(shù)據(jù)基礎(chǔ)：無洼地的DEM，被較高高程區(qū)域圍繞的洼地是進行水文分析的一大障礙，因此在確定水流方向以前，必須先將洼地填充。有些洼地是在DEM生成過程中帶來的數(shù)據(jù)錯誤，但另外一些卻表示了真實的地形如采石場或巖洞等。通過填充洼地(FillSinks)得到無洼地的DEM關(guān)鍵步驟：流向分析―――流向分析原理方向約定如左圖：共有八個方向，分別是2的n次方。水流的流向是通過計算中心柵格與鄰域柵格的最大距離權(quán)落差來確定的。距離權(quán)落差是指中心柵格與鄰域柵格的高程差除以兩柵格間的距離，柵格間的距離與方向有關(guān)，如果鄰域柵格對中心柵格的方向值為2、8、32、128，則柵格間的距離為SQRT(2)≈1.414，否則距離為1。如果高程差為正值，則為流出。為負值則為流入?；靖拍瞑D――DEM數(shù)據(jù)存儲高程數(shù)據(jù)的柵格稱為DigitalElevationModel(DEM).每個像元只有一個高程值.基本概念―――排水系統(tǒng)水文分析步驟：實驗數(shù)據(jù)： 某地區(qū)1:5萬DEM數(shù)據(jù)軟件準備：水文分析工具(HydrologyModeling)的使用確定后得到流向柵格[FlowDirection1]，了解流向柵格單元的數(shù)值表示的含義是什么3.計算流水累積量在上一步的基礎(chǔ)上進行，執(zhí)行工具條[HydrologyModeling]中的菜單命令[Hydrology]>>[FlowAccumulation]，在出現(xiàn)的對話框中將[DirectionRaster]參數(shù)指定為“FlowDirection1確定后得到流水累積量柵格[FlowAccumulation1]4.提取河流網(wǎng)絡(luò)提取河流網(wǎng)絡(luò)柵格：在上一步的基礎(chǔ)上進行，打開Arctoolbox，運行工具[SpatialAnalystTools]>>[MapAlgebra]>>[單輸出地圖代數(shù)]在[地圖代數(shù)表達式]中輸入公式：con(FlowAccumulation1>800,1)[輸出柵格]指定為：StreamNet說明：通過此操作將流水累積量柵格[FlowAccumulation1]中柵格單元值（流水累積量）大于800的柵格賦值為1，從而得到河流網(wǎng)絡(luò)柵格[StreamNet]得到的的河流網(wǎng)絡(luò)柵格：StreamNet關(guān)閉除[Streamnet]之外的其它圖層提取河流網(wǎng)絡(luò)矢量數(shù)據(jù)在上一步的基礎(chǔ)上進行，執(zhí)行工具條[HydrologyModeling]中的菜單命令[Hydrology]>>[StreamNetworkAsFeature]，在出現(xiàn)的對話框中將[DirectionRaster]參數(shù)指定為“FlowDirection1”，[AccumulationRaster]參數(shù)指定為“FlowAccumulation1確定后得到河流網(wǎng)絡(luò)矢量數(shù)據(jù)平滑處理河流網(wǎng)絡(luò)打開[編輯器]工具欄，執(zhí)行工具欄中的命令[編輯器]>>[開始編輯]，確保目標圖層為河流網(wǎng)絡(luò)圖層[Shape1],通過打開[Shape1屬性表，并選擇屬性表的所有行選擇圖層[Shape1]中的所有要素，也可以通過要素選擇按鈕選擇圖層中所有要素執(zhí)行[編輯器]工具欄中的命令[編輯器]>>[更多的編輯工具]>>[高級編輯]打開工具條：[高級編輯]，點擊其上的[平滑]按鈕（下圖中前頭所指）：在[平滑]處理對話框中輸入?yún)?shù)[允許最大偏移]：3得到平滑后的河流網(wǎng)絡(luò)矢量圖層，執(zhí)行命令:[編輯器]>>[停止編輯]，保存所做修改。比較平滑處理后的數(shù)據(jù)與沒有進行處理過的數(shù)據(jù)5．流域分析在上一步的基礎(chǔ)上進行，執(zhí)行工具條[HydrologyModeling]中的菜單命令[Hydrology]>>[Watershed]，在出現(xiàn)的對話框中將[DirectionRaster]參數(shù)指定為“FlowDirection1”，[AccumulationRaster]參數(shù)指定為“FlowAccumulation1確定后得到流域柵格[Watershed1]打開[空間分析]工具欄，執(zhí)行命令:[空間分析]>>[轉(zhuǎn)換]>>[柵格到要素]將流域柵格轉(zhuǎn)換成為矢量圖層，按下圖所示指定參數(shù)：得到矢量數(shù)據(jù)：[WaterShed.shp]設(shè)置圖層[Watershed]屬性[符號]后得到類似上圖的效果重復以上操作步驟并將[MinimumNumberofCellsforaStream]參數(shù)指定為10000，看看結(jié)果是否有所不同。6.其它應用--降水分析(選做)執(zhí)行命令[Hydrology]>>[InteractivePropert