基于DEM的GIS水文分析——河网与集水区域的提取

DEM（Digital Elevation Model），是地表形态高程属性的数字化表达，能够一定分辨率的局部地形特征，包含了丰富的地形地貌、水文信息等，本文基于ArcGIS10.2中的水文分析工具对研究区进行水文信息提取，可以实现地表径流模型的水流方向、汇流累积量、河网和集水区域的提取。

1 河网提取

河网提取主要步骤包括无洼地DEM生成、水流方向的提取、汇流累积量计算和河网提取。

1.1填洼

由于DEM数据的分辨率以及真实地形等原因，数据中常存在一些凹陷区域，在进行水流方向计算时，由于这些区域的存在，往往得到不合理或者不正确的水流方向，影响河网的提取。因此，首先需对原始DEM进行填洼（Spatial Analysis Tools→Hydrology→Fill），得到无洼地的DEM，具体操作如图1。

图1 DEM填洼

1.2水流方向提取

水流方向是通过计算中心栅格与邻域栅格的最大距离权落差来进行确定，对于每一栅格单元的水流方向指水流离开此栅格单元的指向。GIS中采用D8（最大距离权落差或最大坡降法）算法，通过对中心栅格的1、2、4、8、16、32、64、128等8个邻域栅格编码，中心栅格的水流方向便可由其中的某一值来确定，例如：中心栅格的水流流向东南方向，则水流方向赋值2。对填洼后的DEM进行水流方向提取（Spatial Analysis Tools→Hydrology→Flow Direction），具体操作如图2。

图2 水流方向提取

1.3汇流累积量计算

汇流累积量是按照水流从高处流向低处的规律，基于水流方向计算每点从该处所流过的水量大小，汇流累积量越大，越容易形成地表径流。汇流累积量是利用水流方向栅格数据计算出每一个栅格在水流方向上累积的栅格数，假设每一个栅格处携带一份水流，那么栅格的汇流累积量则代表着该栅格的水流量。汇流累积量计算（Spatial Analysis Tools→Hydrology→Flow Accumulation）具体操作如图3。

图3 汇流累积量计算

1.4河网提取

汇流累积量的计算是河网提取的基础，当汇流量达到一定值后就会产生地表水流，所有汇流量大于临界值的栅格就是潜在的水流路径，由此构成的网络就是河网。阈值的确定是河网提取的关键环节，它直接决定生成的数字河网的密度和形态，在设定阈值时一定要对研究区进行充分了解和分析，以确定符合研究区地形条件的阈值，阈值需要反复实验设置，本文设置阈值为5000，河网的提取（Spatial Analysis Tools→Math→Logical→Greater Than Equal）具体操作如图4。

图4 河网提取

1.5河网分级

不同级别的河网所代表的汇流累积量不同，级别越高，汇流累积量越大，一般是主流，而级别较低的河网一般则是支流。在ArcGIS水文分析中，河网分级提供了两种常用方法：斯特拉勒（STRAHLER）和施里夫（SHREVE）分级。①斯特拉勒（STRAHLER）分级法，将没有支流汇入的水系定义为1级别，两个相同级别的水系汇入某一河流时，河流等级增加1级；如果等级不同，则以最大等级的河流相同。依次分级完成所有定义。②施里夫（SHREVE）分级法，将没有支流的水系定义为1级，多个支流汇入，将其级别相加作为汇入河流的级别。如此类推直到分级完成。根据具体研究需要选择河网分级的方法，河网分级（Spatial Analysis Tools→Hydrology→Stream Order）具体操作如图5。

图5 河网分级

1.6栅格河网矢量化

栅格河网矢量化是得到矢量的河网，建议使用Spatial Analysis Tools→Hydrology→Stream to Feature工具，不利用Conversion Tools→From Raster→Raster to Polyline，具体操作如图6。

图6 栅格河网矢量化

2 集水区域提取

集水区域提取主要步骤包括河流连接和集水区域提取。

2.1河流连接

河流连接记录河网中结点之间的连接信息，它主要是记录河网的结构信息，其中每一条弧段连接着两个作为出水点或汇合点的结点，河流连接（Spatial Analysis Tools→Hydrology→Stream Link）主要操作如图7。

图7 河流连接

2.2集水区域提取

在水文分析中，除用用流域来描述外，经常基于更小的流域单元进行分析，小的流域单元就是集水区域，集水区域（Spatial Analysis Tools→Hydrology→Watershed）提取具体见图8。

图8 集水区域提取

3 河网与集水区域提取Model

图9 河网与集水区域提取Model

河网与集水区域提取Model百度云分享链接：
https://pan.baidu.com/s/1orGaAlcrqF97We5gur1UFQ 提取码：0hme

基于DEM的GIS水文分析——河网与集水区域的提取相关推荐

基于HEC-RAS数值模拟与GIS水文分析技术的洪水危险性及风险评估
基于HEC-RAS数值模拟与GIS水文分析技术的洪水危险性及风险评估直播时间:10月30日-31日 11月6日(3天) 教学特色: 1.原理深入浅出的讲解: 2.技巧方法讲解,提供所有案例数据及 ...
Arcgis下DEM数据进行水文分析（二）
Arcgis下DEM数据进行水文分析(二) 发布时间:2018-01-17 版权:BIGEMAP 相关应用: DEM水文分析(一) DEM之坡度坡向分析第一步:需要的工具 1. BIGEMPA地图 ...
HEC-RAS数值模拟与GIS水文分析技术的洪水危险性及风险评估
洪水淹没危险性(各种年遇型洪水淹没)是洪水损失评估.风险评估及洪水应急和管理规划等工作的重要基础.当前我国正在开展的自然灾害风险普查工作,也对洪水灾害给与了重点关注,提出了对洪水灾害危险性及风险评估的 ...
【QGIS入门实战精品教程】10.1：QGIS基于DEM数据的地形分析案例教程
本文讲解QGIS中基于DEM数据的地形分析方法,包括:坡度分析.坡向分析.山体阴影.地貌分析.强度指数(地形复杂性). 文章目录一.加载DEM 二.坡度分析三.坡向分析四.山体阴影五.地貌分析 ...
基于ArcGIS：GIS空间分析复习-理论概念+案例分析
目录 01 第一章 1.1 GIS空间分析的概念 1.2 GIS空间分析的研究对象.研究目标 1.3 研究目标是:认知.解释.预报.调控. 1.4 道路拓宽案例分析 1.5 GIS空间分析的核心问题 ...
BIGEMAP如何用Arcgis下DEM数据进行水文分析（二）
相关应用: DEM水文分析(一) DEM之坡度坡向分析第一步:需要的工具 1. BIGEMPA地图下载器(全能版已授权) 下载地址:http://download.bigemap.com/bmse ...
ArcMap 基于DEM的基础地形分析
1.高程分析高程是我们对设计基地最基础的地形认知之一了.如前文所述,DEM的中文名叫"数字高程模型",也就是把我们生活周边的地形通过计算机进行数字模拟后的数据,大到我们整个地球乃 ...
BIGEMAP教程之Arcgis进行DEM数据进行水文分析（二）
第一步:需要的工具 1. BIGEMPA地图下载器 3. ARCGIS 第二步骤:通过BIGEMAP下载高程数据 1. 启动BIGEMAP地图下载器软件,查看左上角是否显示[已授权:所有地图],如果没 ...
水文分析--arcgis水文分析模块
水文分析是DEM数据应用的一个重要方面.利用DEM生成的集水流域和水流网络,成为大多数地表水文分析模型的主要输入数据.表面水文分析模型应用于研究与地表水流有关的各种自然现象如洪水水位及泛滥情况,或者划 ...

基于DEM的GIS水文分析——河网与集水区域的提取

基于DEM的GIS水文分析——河网与集水区域的提取

1 河网提取

1.1填洼

1.2水流方向提取

1.3汇流累积量计算

1.4河网提取

1.5河网分级

1.6栅格河网矢量化

2 集水区域提取

2.1河流连接

2.2集水区域提取

3 河网与集水区域提取Model

基于DEM的GIS水文分析——河网与集水区域的提取相关推荐

最新文章

热门文章

基于DEM的GIS水文分析——河网与集水区域的提取

基于DEM的GIS水文分析*——河网与集水区域的提取*

1 河网提取

1.1填洼

1.2水流方向提取

1.3汇流累积量计算

1.4河网提取

1.5河网分级

1.6栅格河网矢量化

2 集水区域提取

2.1河流连接

2.2集水区域提取

3 河网与集水区域提取Model

基于DEM的GIS水文分析——河网与集水区域的提取相关推荐

最新文章

热门文章

基于DEM的GIS水文分析——河网与集水区域的提取