(完整word版)Arcgis操作第九章水文分析
利用ArcGIS水文分析工具提取河网水系的方法.docx
利用ArcGIS水文分析工具提取河网水系的方法DEM包含有多种信息，ArcToolBox提供了利用DEM提取河网的方法，但是操作比较烦琐（帮助可参看Hydrologic analysis sample applications），今天结合我自己的使用将心得写出来与大家分享。
提取河网首先要有栅格DEM，可以利用等高线数据转换获得。
在此基础上，要经过洼地填平、水流方向计算、水流积聚计算和河网矢量转化这几个大步骤。
1．洼地填平DEM洼地（水流积聚地）有真是洼地和数据精度不够高所造成的洼地。
洼地填平的主要作用是避免DEM的精度不够高所产生的（假的）水流积聚地。
洼地填平使用ArctoolBox->Spatial Analysis Tools->Hydrology -> Fill工具。
2．水流方向计算水流方向计算就可以使用上一步所生成的DEM为源数据了（如果使用未经洼地填平处理的数据，可能会造成精度下降）。
这里主要使用ArctoolBox->Spatial Analysis Tools->Flow Direction 工具。
输入的DEM 采用第一步的Fill1_exam13．水流积聚计算这里主要使用ArctoolBox->Spatial Analysis Tools->Flow Accumulation 工具流向。
栅格数据就是第二步所获得的数据（FlowDir_fill1）。
可以看到，生成的水流积聚栅格已经可以看到所产生的河网了。
现在所需要做的就是把这些河网栅格提取出来。
可以把产生的河网的支流的象素值作为阀值来提取河网栅格。
4．提取河网栅格使用spatial analyst中的栅格计算器，将所有大于河网栅格阀值的象素全部提取出来。
至于这个阀值是多少因具体情况而定。
通常是要大于积聚计算后得到栅格的最低河流象素值。
如何使用ArcGIS进行水文分析.doc
如何使用ArcGIS进行水文分析对于做水利的朋友来说有时候需要进行水文的分析，今天给大家分享一下如何通过ArcGIS进行水文分析，材料可以通过水经注万能地图下载器进行下载。
工具/原料水经注万能地图下载器 ArcGIS方法/步骤1.打开水经注万能地图下载器，框选上需要进行水文分析的地方并下载（图1）。
图12.下载完成后会自动导出成tif格式的高程DEM数据，将其加载到ArcGIS内（图2）。
【说明】：此处下载生成的tif格式的图片即为大家常说的DEM数据，直接加载到ArcGIS内即可使用。
图23.点击“自定义”→“扩展模块”（图3），在弹出的对话框中将“空间分析”（Spatial Analyst）工具勾选上（图4）。
图3图44.在ArcToolbox中点击“Spatial Analyst工具”→“水文分析”→“填洼”（图5），在弹出的“填洼”对话框中按图6进行设置。
其中Z限制——填充阈值，当设置一个值后，在洼地填充过程中，那些洼地深度大于阈值的地方将作为真实地形保留，不予填充；系统默认情况是不设阈值，也就是所有的洼地区域都将被填平。
【特别说明】：为了保证最终分析成功，在最终的结果之前，所有输出的数据都默认保存名称和路径，这就需要我们记清楚哪个名称是对应的哪个成果，后面会有用。
图5图65.填洼完成后得到名称为“Fill_tif3”的填洼成果，在ArcToolbox工具中点击“Spatial Analyst工具”→“水文分析”→“流向”（图7），在弹出的“流向”对话框中进行如图8所示的设置，将上一步得到的“Fill_tif3”填洼数据作为表面栅格数据输入。
图7图86.完成后得到名称为“FlowDir_Fill2”的流向成果，在ArcToolbox工具中点击“Spatial Analyst工具”→“水文分析”→“流量”（图9），在弹出的“流量”对话框中进行如图10的设置，将“FlowDir_Fill2”作为流向栅格数据进行输入。
ARCGIS水文分析
水文分析是D EM数据应用的一个币要方式。
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卞要输入数据。
表I CI水文分析模型应用十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，或者一划定受污染源影响的地区，以及预测当某一地区的地貌改变时一对整个地区将造成的影响等，应用在城市和区域规划、农业及森林、交通道路等许多领域，对地球表IC I形状的理解也具有}一分要的b,义。
这些领域需要知道水流怎样流经某一地区，以及这个地区地貌的改变会以什么样的方式影响水流的流动。
基十DE M的地表水文分析的卞要内容是利用水文分析土具提取地表水流径流模型的水流方向、汇流祟积量、水流长度、河流网络(包括河流网络的分级等)以及对研究区的流域进行分割等。
通过对这些基木水文因子的提取和基木水文分析，可以在DEM表I CI之上再现水流的流动过程，最终完成水文分析过程。
主要介绍ArcGI S水文分析模块的应用。
ArcG IS提供的水文分析模块卞要用来建立地表水的运动模型，辅助分析地表水流从哪里产生以及要流向何处，再现水流的流动过程。
同时，通过水文分析土具的应用，也可以有助了解排水系统和地表水流过程的一些基木的概念和关键的过程，以及怎样通过ArcG IS水文分析土具从D EM 数据上获取更多的水文信息。
ArcGI S9将水文分析中的地表水流过程集合到Ar cTool box里，卞要包括水流的地表模拟过程中的水流方向确定、汁地填平、水流祟不}一矩阵的生成、沟谷网络的生成以及流域的分割等。
1.无洼地DEM生成DE M被认为是比较光滑的地形表n的模拟，但是由十内插的原因以及一些真实地形(如喀斯特地貌)的存在，使得D EM表IC I存在着一些}u}陷的区域。
ArcGIS教程之DEM应用——水文分析
ArcGIS教程之DEM应用——水文分析DEM（数字高程模型）是一种地理信息系统（GIS）中常用的数据模型，它表示了地表的高程信息。
DEM数据可应用于水文分析中，用于了解地形变化，确定流域边界，计算高程梯度和流量以及生成洪水模型等。
首先，使用DEM数据可以帮助我们了解地形变化。
通过DEM数据，可以直观地显示出地表高程的变化情况，包括山脉、河谷和平原等。
通过分析DEM数据，可以揭示出地表的坡度、高程和凹凸等特征，从而帮助我们理解地势状况，为水文分析提供基础。
其次，DEM数据还可以用于确定流域边界。
流域是指一个水系集合区域，包括了这个区域内所有的河流和支流。
通过DEM数据，我们可以提取出流域的边界，确定流域的大小和范围。
这对于水文分析非常重要，因为流域的大小和范围会直接影响水文过程和水资源管理。
此外，DEM数据还可以用于计算高程梯度和流量。
高程梯度指的是地表高程变化的速率，通过计算DEM数据中相邻单元格之间的高程差，可以得到各个区域的高程梯度。
高程梯度的大小可以用来评估地表坡度的陡峻程度，对于水文分析中的洪水预测和土壤侵蚀等有重要作用。
而流量是指单位时间内流过其中一点的水的体积，通过计算DEM数据中各个单元格的高程和相邻单元格之间的高程差，可以估算出流量的大小，有助于相关水文过程的分析和模拟。
最后，DEM数据还可以用于生成洪水模型。
洪水模型是一种基于地理信息的模拟模型，通过模拟区域内降雨过程、地表径流和河流洪水来预测洪水的发生和扩展情况。
DEM数据是洪水模型中必不可少的输入数据，通过DEM数据可以确定地势状况、流域范围和河道网络等信息，从而建立准确的洪水模型，并进行相关的洪水分析和预测。
ArcGIS 水文分析ArcHydro
ArcGIS 水文分析ArcHydro
离与方向有关，如果邻域栅格对中心栅格的方向值为2、8、32、128，则栅格间的距离为 SQRT(2)≈1.414 ，否则距离为1。
如果高程差为正值，则为流出。
为负值则为流入。
进行流向分析[ Hydrology ]>>[ Flow Direction ]
输入数据是填充后的DEM数据，输出数据就是水流流向栅格数据，下图为通过一幅DEM经过Flow Direction计算出来的流向栅格图
流水累积量分析
地表径流模拟过程中，流水累积量是基于水流方向数据计算而来的。
对每一个栅格来说，其流水累积量的大小代表着其上游有多少个栅格的水流方向最终汇流经过该栅格，流水累积量的数值越大，该区域越易形成地表径流。
[ Hydrology ]>>[ Flow Accumulation ]
在Input weight raster文本框中输入配权数据，配权数据一般是表示降水、土壤以及植被等对径流影响的因素分布不平衡而形成的，更能详细模拟该区域的地表特征。
如果无数据，系统默认为所有的栅格配以相同的权值1，那么计算出来的汇流累积量的数值就代表着该栅格位置流入的栅格数的多少。
通过流水累积量分析获得地表径流的路线
流域分析。
在上一步的基础上进行，执行工具条[Hydrology]中的菜单命令[ Hydrology ]>>[ Watershed ]。
arcgis水文分析
表的物理特性。
以DEM作为主要输入数据，采用
Hydrologic 生成集水流域和水流网络数据，
并对其的影响因子进行量化。
地貌 DEM 模拟 水文 生物
数字高程模型
…….
3
水文分析使用DEM数据 派生 其它水文特征：提 取河流网络、自动划分流域。 这些是描述某一 地区水文特征的重要因素。
4
• 基于格网DEM自动提取流域特征地貌和进行地形自动分割技
DEM
Flow Direction
Flow Accumulation
1
DEM
Flow Accumulation
Stream Network
& watershed
2
追踪分析实例—水文分析
地貌 地形因素 生物 ……. GIS 水文
空间分析中的水文分析Hydrologic 提供 一个功能用来研究与地表水流有关的地
• 沿水流路径计算流 域内每个栅格单元 到下游的最远距离 或上流汇入点流至 此栅格单元的路程
33
• 用以计算流域内最长的水流路径
34
500个栅格的 汇流区域
35
对该结构模型设计自动提取算法。
5
流域地貌形态结构定义
1）流域结构定义 • 可以使用一个具有根的树状图来描述流域 结构[Shreve]，目前绝大多数算法都沿用这 一描述方法。在此结构中主要包括三个部 分，即结点集、界线集和汇流区集。
6
沟谷段：一条具有两侧汇流区的线段 汇流区边界包括部分流域边界的汇流区
• 格网点流向定义
32
64
128
16
1
8
4
2
• 采用3×3窗口按8方向搜索计算最大坡向为各 网格点的流向。分别为8方向赋不同的代码。
（完整word版）Arcgis操作第九章水文分析
（完整word版）Arcgis操作第九章水文分析第九章水文分析水文分析是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。
表面水文分析模型研究与地表水流有关的各种自然现象例如洪水水位及泛滥情况，划定受污染源影响的地区，预测当某一地区的地貌改变时对整个地区将造成的影响等。
基于DEM 地表水文分析的主要内容是利用水文分析工具提取地表水流径流模型的水流方向、汇流累积量、水流长度、河流网络（包括河流网络的分级等）以及对研究区的流域进行分割等。
通过对这些基本水文因子的提取和分析，可再现水流的流动过程，最终完成水文分析过程。
本章主要介绍ArcGIS 水文分析模块的应用。
ArcGIS 提供的水文分析模块主要用来建立地表水的运动模型，辅助分析地表水流从哪里产生以及要流向何处，再现水流的流动过程。
同时，通过水文分析工具的应用，有助于了解排水系统和地表水流过程的一些基本概念和关键过程。
ArcGIS 将水文分析中的地表水流过程集合到ArcToolbox里，如图11.1所示。
主要包括水流的地表模拟过程中的水流方向确定、洼地填平、水流累计矩阵的生成、沟谷网络的生成以及流域的分割等。
本章1至5节主要是依据水文分析中的水文因子的提取过程对ArcGIS 中的水文分析工具逐一介绍。
文中所用的DEM数据在光盘中chp11文件夹下的tutor 文件夹里面，每个计算过程以及每一节所产生的数据存放在tutor 文件夹的result 文件夹里面，文件名与书中所命名相同，读者可以利用该数据进行参照练习。
本章最后一节还提供了三个水文分析应用的实例。
9.1 无洼地DEM 生成DEM 一般被认为是比较光滑的地形表面的模拟，但是由于内插的原因以及一些真实地形（如喀斯特地貌）的存在，使得DEM 表面存在着一些凹陷的区域。
这些区域在进行地表水流模拟时，由于低高程栅格的存在，使得在进行水流流向计算时在该区域得到不合理的或错误的水流方向。
Ex9_水文分析-DEM应用
易智瑞（中国）信息技术有限公司 沈阳分公司
行业技术部 张何欣
实验目的
•
水文分析使用DEM数据派生其它水文特征：提取河流网络、自 动划分流域。 这些是描述某一地区水文特征的重要因素。通过
本实验应达到以下目的：
•
理解基于DEM数据进行水文分析的基本原理。
水文分析的计算之前，应该首先对原始DEM数据进行洼地填充
，得到无洼地DEM。
实验准备
•
无洼地的DEM，被较高高程区域围绕的洼地是进行水文分析的
一大障碍，因此在确定水流方向以前，必须先将洼地填充。
•
有些洼地是在DEM生成过程中带来的数据错误，但另外一些却
表示了真实的地形如采石场或岩洞等。
•
通过填充洼地(Fill Sinks)得到无洼地的DEM
提取河流网络——提取河流网络栅格
提取河流网络——提取河流网络矢量数据
提取河流网络——平滑处理河流网络
流域分析
谢谢！
实验准备
•
排水系统
实验准备
实验准备
•
数据准备：
•
•
某地区1:5万DEM数据
水文分析工具(Hydrology Modeling)
实验步骤及方法
• • • • •
1. 无洼地的DEM 2. 流向分析 3. 计算流水累积量 4. 提取河流网络 5. 流域分析
无洼地的DEM
流向分析
计算流水累积量
实验准备
32 64 128
• • •
流向分析 共有八个方向，分别是2的n 次方。
16
1
8
4
2
水流的流向是通过计算中心栅格与邻域栅格的最大距离权落差来
ARCGIS水文分析
ARCGIS水文分析水文分析是指对水文要素（如降水、径流、水位等）及其相互关系进行分析研究的过程。
它对于水资源管理、水文预测、洪水防治、生态评估等方面具有重要意义，能够帮助人们更好地了解和利用水资源。
而ARCGIS作为一个具有强大空间分析功能的地理信息系统软件，可以有效地进行水文分析。
下面将分析ARCGIS在水文分析中的应用及其特点。
1.空间分布分析：ARCGIS可以对水文相关数据进行空间分布分析，如降水量、径流量、河流流向等。
通过空间分布分析，可以揭示出水文要素的空间差异，了解降水和径流的分布格局，为水资源的合理配置和水环境保护提供科学依据。
2.遥感数据分析：ARCGIS可以对水文要素进行遥感数据分析，如利用遥感影像数据提取水体分布、判断水资源利用状况、监测水质等。
遥感技术的应用可以弥补传统水文观测方法的不足，提供大范围、实时、高精度的水文信息，为水资源管理和水环境保护提供决策支持。
3.水质模拟分析：ARCGIS可以进行水质模拟分析，模拟水体的溶解氧、总磷含量、氨氮浓度等水质指标的分布变化。
通过水质模拟，可以评估水环境质量、预测水体污染扩散范围、优化排污方案，为水环境管理提供科学依据。
4.洪水分析与预测：ARCGIS可以进行洪水分析与预测，根据历史洪水资料和地形数据，模拟洪水发展过程，预测洪水的淹没范围和淹没时间。
这对于洪水防治、抢险救灾等方面有着重要意义，可以提前进行预警，降低洪灾对人民生命财产的损失。
1.多源数据集成：ARCGIS能够集成多种数据源，如遥感数据、地理空间数据、气象数据等，实现水文数据的多源融合。
这样可以获得更完整、准确的水文信息，提高水文分析的精度和可靠性。
2.空间分析功能强大：ARCGIS具备强大的空间分析功能，可以对水文要素进行空间统计、空间差异性分析、空间插值等操作。
通过这些分析方法，可以揭示出水文要素的分布规律和变化趋势，为水文研究提供深入的认识。
3.模型建立与模拟：ARCGIS提供了水文模型的建立与模拟功能，如水文循环模型、水力模型等。
Arcgis水文分析模块介绍
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，或者划定受污染源影响的地区，以及预测当某一地区的地貌改变时对整个地区将造成的影响等，应用在城市和区域规划、农业及森林、交通道路等许多领域，对地球表面形状的理解也具有十分重要的意义。
这些领域需要知道水流怎样流经某一地区，以及这个地区地貌的改变会以什么样的方式影响水流的流动。
基于DEM的地表水文分析的主要内容是：利用水文分析工具提取地表水流径流模型的水流方向、汇流累积量、水流长度、河流网络（包括河流网络的分级等）以及对研究区的流域进行分割等。
通过对这些基本水文因子的提取和基本水文分析，可以在DEM表面之上再现水流的流动过程，最终完成水文分析过程。
本章主要介绍ArcGIS水文分析模块的应用。
ArcGIS提供的水文分析模块主要用来建立地表水的运动模型，辅助分析地表水流从哪里产生以及要流向何处，再现水流的流动过程。
同时，通过水文分析工具的应用，也可以有助于了解排水系统和地表水流过程的一些基本的概念和关键的过程，以及怎样通过ArcGIS水文分析工具从DEM数据上获取更多的水文信息。
图11.1 ArcToolBox中的水文分析模块ArcGIS9将水文分析中的地表水流过程集合到ArcToolbox里，如图11.1所示。
主要包括水流的地表模拟过程中的水流方向确定、洼地填平、水流累计矩阵的生成、沟谷网络的生成以及流域的分割等。
本章1至5节主要是依据水文分析中的水文因子的提取过程对ArcGIS中的水文分析工具逐一介绍。
文中所用的DEM数据在光盘中chp11文件夹下的tutor文件夹里面，每个计算过程以及每一节所产生的数据存放在tutor文件夹的result文件夹里面，文件名与书中所命名相同，读者可以利用该数据进行参照联系。
ARCGIS水文分析
ARCGIS水文分析ARCGIS是一种流行的地理信息系统（GIS）软件，常用于水文分析和水资源管理。
它具有强大的空间数据建模和分析功能，可以帮助人们更好地理解和管理水资源。
在本文中，我们将探讨ARCGIS水文分析的一些重要应用，并介绍其基本原理和方法。
ARCGIS水文分析可以帮助人们研究和解决水资源管理中的许多问题。
其中一个重要的应用是水文建模。
水文建模使用地理数据和水文参数来模拟和预测水文过程，例如降水、蒸发、径流等。
ARCGIS提供了丰富的空间数据和工具，可以用于构建水文模型，并进行模拟和预测。
例如，可以使用ARCGIS中的DEM数据和气象数据来构建水文模型，以了解地形对水文过程的影响，预测洪水和干旱事件等。
ARCGIS还提供了许多其他的水文分析功能。
例如，它可以用于洪水风险评估。
通过分析地形、土地利用和水流等因素，可以确定潜在的洪水风险区域。
这种分析可以帮助政府和相关部门制定洪水预警和应急响应计划。
此外，ARCGIS还可以用于土地退化和水资源污染的分析。
通过分析土地利用、土壤类型和水流路径等因素，可以评估土地的健康状况，并识别水资源污染源。
这种分析可以帮助制定土地管理和保护策略，以提高水资源的质量和可持续性。
在进行ARCGIS水文分析时，有几个基本原理和方法需要了解。
首先是空间数据建模。
ARCGIS使用地理坐标系统和数据结构来存储和分析空间数据。
例如，DEM数据使用栅格数据结构来表示地形高度，而河流数据使用矢量数据结构来表示河道的几何形状。
其次是空间数据分析。
ARCGIS提供了许多空间数据分析工具，如地形分析、空间插值和缓冲区分析等。
这些工具可以帮助人们从空间角度分析和理解水文过程。
最后是模型构建和模拟。
ARCGIS提供了一些水文模型，如SWAT（Soil and Water Assessment Tool）和HEC-HMS（Hydrologic Engineering Center's Hydrologic Modeling System），用于模拟和预测水文过程。
ArcGIS之水文分析完整版
A r c G I S之水文分析Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】ArcGIS教程之DEM水文分析详细图文教程，本教程和之前的两个教程有关联的，数据上是使用上一个教程的结果，步骤相互联系！最后会提供给大家数据和教程的链接！水文分析需要：1.理解基于DEM数据进行水文分析的基本原理。
2.利用ArcGIS的提供的水文分析工具进行水文分析的基本方法和步骤。
下面开始教程：工具/原料软件准备：ArcGIS Desktop (spatial Analyst模块)数据准备：DEM（使用由本人前面的教程【ArcGIS地形分析--TIN及DEM 的生成，TIN的显示】中使用的原始数据。
方法/步骤1.数据基础：无洼地的DEM在ArcMap中加载 DEM数据，右击DEM图层，点击缩放至图层，显示全部。
2.在【ArcToolbox】中，（要打开扩展模块）执行命令[SpatialAnalyst工具]——>[水文分析]——> [填洼]，按下图所示指定各参数，其中Z限制——填充阈值，当设置一个值后，在洼地填充过程中，那些洼地深度大于阈值的地方将作为真实地形保留，不予填充；系统默认情况是不设阈值，也就是所有的洼地区域都将被填平。
之后点击确定即可。
3.确定后执行结果得到无洼地的DEM数据[Fill_dem1]4.关键步骤：流向分析在上一步的基础上进行，在【ArcToolbox】中，执行命令[SpatialAnaly st工具]——>[水文分析]——>[流向]，按下图所示指定各参数：5.确定后执行完成后得到流向栅格[Flowdir_fill1]，理解代表什么含义！6.计算流水累积量在上一步的基础上进行，在【ArcToolbox】中，执行命令[SpatialAnaly st工具]——>[水文分析]——>[流量]，按下图所示指定各参数：1.7确定后执行完成得到流水累积量栅格[flowacc_flow1]如图：7.提取河流网络首先，提取河流网络栅格。
arcgis水文分析实列
练习9水文分析：依照DEM提取河流网络，计算流水积存量、流向、依照指定的流域面积大小自动划分流域水文分分析工具有两种途径利用水文分析功能：(1)通过Arctoolbox：水文分析工具位于[Spatial Analyst Tools]>>[Hydrology]之下如果Hydrology 工具集没有出现，可以选中某个工具箱后新建一个工具集[Hydrology]，然后右键点新建的工具集，在出现的菜单中执行[添加]>>[工具]会出现如右图所示的对话框，将需要的水文分析工具添加到上面新建的工具集中。
(2)另一种方式是添加[Hydrology]工具栏到ArcMap中。
在ArcMap中执行菜单命令：[工具]>>[定制] 命令点击[从文件添加]按钮找到文件注意：那个文件一样是在ArcGIS的安装途径下，默许的情形是[C:\ProgramFiles\ArcGIS\DeveloperKit\samples\SpatialAnalyst\HydrologicModeling\Visual_Basic][Hydrology Modeling]工具条就被加载到ArcMap，在其前面的检查框上打上勾，如以下图所示。
[Hydrology Modeling]工具条就能够够够显示在ArcMap中注意：以下的练习基于Hydrology Modeling 工具1. 数据基础：无洼地的DEM在ArcMap中加载DEM数据，执行工具条[Hydrology Modeling]中的菜单命令[ Hydrology ]>>[ Fill Sinks]，在显现的对话框中将[Input Surface]参数指定为“DEM”确信后取得无洼地的DEM数据：[ Filled Sink1 ]2. 关键步骤：流向分析在上一步的基础上进行，执行工具条[Hydrology Modeling]中的菜单命令[ Hydrology ]>>[ Flow Direction ]，在显现的对话框中将[Input Surface]参数指定为“Filled Sink1”确信后取得流向栅格[ Flow Direction1]，了解流向栅格单元的数值表示的含义是什么3. 计算流水积存量在上一步的基础上进行，执行工具条[Hydrology Modeling]中的菜单命令[ Hydrology ]>>[ Flow Accumulation ]，在显现的对话框中将[Direction Raster]参数指定为“Flow Direction1”确信后取得流水积存量栅格[Flow Accumulation1]4. 提取河流网络(1)提取河流网络栅格：在上一步的基础上进行，打开Arctoolbox，运行工具[Spatial Analyst Tools]>>[Map Algebra]>>[单输出地图代数]在[地图代数表达式]中输入公式：con (Flow Accumulation1>800,1)[输出栅格]指定为：StreamNet说明：通过此操作将流水积存量栅格[Flow Accumulation1]中栅格单元值（流水积存量）大于800的栅格赋值为1，从而取得河流网络栅格[StreamNet]1 setnull2 con3 pick up这三个命令很有效。
用ArcGis进行地形因子提取和水文分析的方法
用ArcGis进行地形因子提取和水文分析的方法(2010-07-24 14:40:16)转载▼分类：ARCGIS标签：gis教育这里介绍的是用dem数据，利用ArcGis进行地形因子提取和水纹分析的方法。
首先，地形因子提取：提取等高线：Spatial Analysis → surface analysis → contour（这是ArcGis的Spatial Analysis工具，在做分析之前要将菜单栏中Tool菜单下的extension中的Spatial Analysis选项勾上，否则不能进行空间分析。
）提取坡度：Spatial Analysis → surface analysis → slope 重分类：Spatial Analysis → Reclassify 增加山体阴影：spati al analysis → surface analysis → hillshd…… 掩膜：spatial analysis → raster calculator（对话框中输入back = [dem] >= 0）山顶点的提取：这个过程比较复杂，最后我会附上一个地址，那篇文章里有例子以及具体的介绍。
三维：三维效果图的建立：3D analysis → create/modify tin/Create Tin from features 提取断面、三维可视化等操作需要一些图例，这个在文章中也有，图很漂亮哦~ 水文分析：这个主要用到ArcToolBox中的工具了。
水流方向提取：ArcToolBox → Spatial Analysis Tools → Hydrology → Flow Direction 洼地提取：ArcToolBox → Spatial Analysis Tools → Hydrology → Sink 洼地贡献区域计算：ArcToolBox → Spatial Analysis Tools → Hydrology → Watershed 每个洼地所形成的贡献区域的最低高程：ArcToolBox → Spatial Analysis Tools → Zonal → Zonal Statistics 每个洼地贡献区域出口的最低高程即洼地出水口高程ArcToolBox → Spatial Analysis Tools → Zonal → Zonal Fill 洼地深度：加载Spatial Analyst，Spatial Analyst → Raster Calculator 基于无洼地的水流方向计算ArcToolBox → Spatial Analysis Tools → Hydrology → Fl ow Direction 汇流累积量ArcToolBox → Spatial Analysis Tools → Hydrology → Fill Accumulation 计算水流长度ArcToolBox → Spatial Analysis Tools → Hydrology → Flow Length 还有栅格河网的生成等，上面这些知识针对要实现的功能能够利用到的工具，具体的操作一下子也讲不清，需要自己慢慢琢磨，这里我放篇文章，里面每个步骤都有图例的，只要有一副dem，看着这篇文章就能照着做的，我试过，和教科书一样清楚。
ARCGIS水文分析
—School Of Civil Engineering—
测绘121 吴旭祥
10 执行后，结果为如图所示
—School Of Civil Engineering—
测绘121 吴旭祥
11 然后，提取河流网络矢量数据。在上一步的基础上进行，打开【 Arctoolbox】工具箱，运行工具[SpatialAnalyst 工具]——>[水文分析]——>[ 栅格河网矢量化]
—School Of Civil Engineering—
测绘121 吴旭祥
山谷线的提取
载入DEM后打开栅格计算 器。在文本框中填写反地形 的计算公式：Abs (dem-H) 其中H为DEM最大高程值。 输出为“反地形dem” 再由生成的“反地形dem” 进行填洼操作，设置输出路 径，如图。 剩下操作和生成山脊线操作 基本类似。 依次进行流向，流量，汇流 累积量零值的提取，在进行 相应的邻域分析，重分类等 操作。 最终结果如图。
—School Of Civil Engineering—
测绘121 吴旭祥
山顶点的提取
按等高线100、等高线25、 Back、晕渲图次序放置数据 层，如图。 点击Spatial Analysis下的邻 域分析，块统计。设置参数 如图所示，点击OK按钮， 提取150X150分析窗口最大 值。 结果如图。 依此方法再提取最小值，留 作他用。 打开栅格计算器，输入 [Max] - [DEM] == 0，输出 为top，如图。 结果如图。 添加地理符号，使山顶显示 更加直观，如图。
—School Of Civil Engineering—
测绘121 吴旭祥
山脊线的提取
打开Spatial Analyst工 具的栅格计算器。 输入“流量”=0，输 出为“流量0”。计算 结果为所有的汇流累积 量为 0 的栅格。 结果如图。 如果获取的山脊线比较 杂乱，不是很准确，可 以采用领域分析的方法 进行处理。 在进行相应的重分类， 把山脊线数据逼近到 “1”。 再通过表面分析生成“ 晕渲图”，与山脊线相 互叠加。最终结果如图 。
arcgis的水文分析工具详解
arcgis的水文分析工具详解接收雨水的区域以及雨水到达出水口前所流经的网络被称为水系。
流经水系的水流只是通常所说的水文循环的一个子集，水文循环还包括降雨、蒸发和地下水流。
水文分析工具重点处理的是水在地表上的运动情况。
流域盆地是将水和其他物质排放到公共出水口的区域。
流域盆地的其他常用术语还有分水岭、盆地、集水区或汇流区域。
该区域通常定义为通向给定出水口或倾泻点的总区域。
倾泻点是水流出某个区域的点。
该点通常是沿流域盆地的边界的最低点。
两盆地之间的边界称为流域分界线或分水岭边界。
水到达出水口前流经的网络可显示为树，树的底部是出水口。
树的分支是河道。
两条河道的交点称为结点或交汇点。
连接两个相邻交汇点或连接一个交汇点和出水口的河道的河段称为河流连接线。
•电脑•arcgis软件1.1描绘分水岭或定义河流网络时，您需要按照一系列步骤进行操作。
有些步骤是必需的，而其他步骤则属于可选步骤（取决于输入数据的特性）。
流经某表面的流向始终为最陡的下坡方向。
已知流出各像元的方向后，便可确定哪些像元以及多少像元流入某指定像元。
该信息可用于定义分水岭边界和河流网络。
以下流程图显示的是从数字高程模型 (DEM) 中提取水文信息（如分水岭边界和河流网络）的过程。
2.2无论您的最终目的如何，都必须从高程模型入手。
高程模型可用于确定哪些像元会流入其他像元（流向）。
但如果高程模型中存在错误或者构建的是喀斯特地貌模型，则某些像元位置可能比周围像元低。
如果存在此类情况，则流入像元的水均将无法流出。
这些洼地称为汇。
通过水文分析工具，您可以识别出汇并利用某些工具填充这些汇。
这样便可得到不存在洼地的高程模型。
然后您可以确定这个不存在洼地的高程模型中的流向。
3.3如果描绘的是分水岭，则需要识别出倾泻点（要了解汇流分水岭的位置）。
通常，这些位置为河流的河口或其他感兴趣的水文点（如水文测量站）。
使用水文分析工具，您可以指定倾泻点或者将河流网络用作倾泻点。
Arcgis操作水文分析
第九章水文分析生成的集水流域和水流网络，水文分析是DEMDEM数据应用的一个重要方面。
利用表面水文分析模型研究与地表水流有关的各成为大多数地表水文分析模型的主要输入数据。
预测当某一地区的地貌改划定受污染源影响的地区，种自然现象例如洪水水位及泛滥情况，变时对整个地区将造成的影响等。
基于DEM地表水文分析的主要内容是利用水文分析工具提取地表水流径流模型的水流方向、汇流累积量、水流长度、河流网络（包括河流网络的分级等）以及对研究区的流域进行分割等。
通过对这些基本水文因子的提取和分析，可再现水流的流动过程，最终完成水文分析过程。
本章主要介绍ArcGIS水文分析模块的应用。
ArcGIS提供的水文分析模块主要用来建立地表水的运动模型，辅助分析地表水流从哪里产生以及要流向何处，再现水流的流动过程。
同时，通过水文分析工具的应用，有助于了解排水系统和地表水流过程的一些基本概念和关键过程。
ArcGIS将水文分析中的地表水流过程集合到ArcToolbox里，如图11.1所示。
主要包括水流的地表模拟过程中的水流方向确定、洼地填平、水流累计矩阵的生成、沟谷网络的生成以及流域的分割等。
本章1至5节主要是依据水文分析中的水文因子的提取过程对ArcGIS中的水文分析工具逐一介绍。
文中所用的DEM数据在光盘中chp11文件夹下的tutor文件夹里面，每个计算过程以及每一节所产生的数据存放在tutor文件夹的result文件图11.1 ArcToolBox中的夹里面，文件名与书中所命名相同，读者可以利用该数据进行水文分析模块参照练习。
本章最后一节还提供了三个水文分析应用的实例。
9.1 无洼地DEM生成DEM一般被认为是比较光滑的地形表面的模拟，但是由于内插的原因以及一些真实地形（如喀斯特地貌）的存在，使得DEM表面存在着一些凹陷的区域。
这些区域在进行地表水流模拟时，由于低高程栅格的存在，使得在进行水流流向计算时在该区域得到不合理的或错误的水流方向。
ArcGIS 空间分析之水文分析
ArcGIS的水文分析功能模块包括11个工具，名称和功能分别为：1、Basin：盆域分析工具。
用于划分出研究区所有的流域盆地。
流域盆地是由分水岭分割而成的汇水区域。
它通过对水流方向数据的分析确定出所有相互连接并处于同一流域盆地的栅格。
流域盆地的确定首先是要确定分析窗口边缘的出水口的位置，也就是说，在进行流域盆地的划分中，所有的流域盆地的出水口均处于分析窗口的边缘。
当确定了出水口的位置之后，其流域盆地集水区的确定类同于洼地贡献区域的确定，也就是找出所有流入出水口的上游栅格的位置。
2、Fill：洼地填充工具。
在栅格数据表面填充洼地以去除数据的小瑕疵。
DEM被认为是比较光滑的地形表面模拟，但是由于内插的原因以及一些真实地形的存在，使得DEM表面存在着一些凹陷的区域，那么这些区域在进行地表水流模拟时，由于低高程的存在，从而使得在进行水流流向计算时在该区域得不到合理的或错误的水流方向，因此在进行水流方向的计算之前，应该首先对DEM 数据进行洼地填充，得到无洼地的DEM。
3、Flow Accumulation：流量工具。
在地表径流模拟过程中，汇流累积量是基于水流方向数据计算而来的。
对每一个栅格来说，其汇流累积量的大小代表着其上游有多少个栅格的水流方向最终汇流经过该栅格，汇流累积的数值越大，该区域越易形成地表径流。
4、Flow Direction：流向工具。
根据每个象元和它最邻近的八个象元之间的最大象元距离权落差来确定水的流向，得到一个流向的栅格数据，这种方法也叫D8算法。
5、Flow Length：水流长度工具。
水流长度通常是指在地面上一点沿水流方向到其流向起点(终点)间的最大地面距离在水平面上的投影长度。
6、Sink：洼地计算工具。
洼地区域是水流方向不合理的地方，可以通过水流方向来判断那些地方是洼地，然后再对洼地进行填充。
有一点必须清楚的是，并不是所有的洼地区域都是由于数据的误差造成的，有很多洼地区域也是地表形态的真实反映，因此，在进行洼地填充之前，必须计算洼地深度，判断哪些地区是由于数据误差造成的洼地而哪些地区又是真实的地表形态，然后在进行洼地填充的过程中，设置合理的填充阈值。
ARCGIS水文分析模型
9.4Hydrol ogica l Model河流是重要的生态基础设施，起着物质运输、能量流动和生命涵养等重要作用。
在水体污染事件频发的今天，水文分析在环境领域的研究与决策中扮演者越来越重要的角色。
DEM是描述地球表面地形地貌信息空间分布的有序数值阵列，是对地球表面地形地貌的一种离散的数字表达。
一般可以认为，DEM是以数字的形式按一定的结构组织在一起，表示实际地形特征空间分布的数字模型，也是地形形态和地貌起伏的数字描述。
DEM是进行河网提取和水文分析的一个有效数据源，借助相应的G I S软件，根据邻近栅格高程的对比，可以有效提取DEM中各个栅格的流向，进而获得汇流累积量矩阵，从而提取河网。
水文分析是D EM数字地形分析的一个重要方面，基于DEM的水文分析的主要功能是利用DEM提取数字水系的流域范围、提取河流网络以及支流对应的汇流区间、进行河网的分级等。
本节主要介绍A rcGI S水文分析模块的应用以及ArcGIS Model Builde r流程化的数据处理方式。
9.4.2无洼地DEM的生成与水流方向的提取数字高程模型(DEM)是以有序数值阵列来对地形表面的真实模拟。
但由于DEM的误差和一些特殊地貌形态的存在，使得DEM表面存在一些凹陷区域。
在进行DEM水文分析时，应当先对这些凹陷区域进行填充，否则将得不到合理的水流方向，进而提取出错误的河网。
利用ArcT oolBo x中的[Spatia l Analyst Tools]-[Hydrology]-[Fill]工具对DEM数据进行填充，输入栅格数据为DEM，输出栅格为F ill_d em，对于Z Limit不予填写，即系统默认不设阈值，所有的洼地都将被填平。
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第九章 水文分析水文分析是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。
表面水文分析模型研究与地表水流有关的各种自然现象例如洪水水位及泛滥情况，划定受污染源影响的地区，预测当某一地区的地貌改变时对整个地区将造成的影响等。
基于DEM 地表水文分析的主要内容是利用水文分析工具提取地表水流径流模型的水流方向、汇流累积量、水流长度、河流网络（包括河流网络的分级等）以及对研究区的流域进行分割等。
通过对这些基本水文因子的提取和分析，可再现水流的流动过程，最终完成水文分析过程。
本章主要介绍ArcGIS 水文分析模块的应用。
ArcGIS 提供的水文分析模块主要用来建立地表水的运动模型，辅助分析地表水流从哪里产生以及要流向何处，再现水流的流动过程。
同时，通过水文分析工具的应用，有助于了解排水系统和地表水流过程的一些基本概念和关键过程。
ArcGIS 将水文分析中的地表水流过程集合到ArcToolbox里，如图11.1所示。
主要包括水流的地表模拟过程中的水流方向确定、洼地填平、水流累计矩阵的生成、沟谷网络的生成以及流域的分割等。
本章1至5节主要是依据水文分析中的水文因子的提取过程对ArcGIS 中的水文分析工具逐一介绍。
文中所用的DEM数据在光盘中chp11文件夹下的tutor 文件夹里面，每个计算过程以及每一节所产生的数据存放在tutor 文件夹的result 文件夹里面，文件名与书中所命名相同，读者可以利用该数据进行参照练习。
本章最后一节还提供了三个水文分析应用的实例。
9.1 无洼地DEM 生成DEM 一般被认为是比较光滑的地形表面的模拟，但是由于内插的原因以及一些真实地形（如喀斯特地貌）的存在，使得DEM 表面存在着一些凹陷的区域。
这些区域在进行地表水流模拟时，由于低高程栅格的存在，使得在进行水流流向计算时在该区域得到不合理的或错误的水流方向。
因此，在进行水流方向的计算之前，应该首先对原始DEM 数据进行洼地填充，得到无洼地的DEM 。
洼地填充的基本过程是先利用水流方向数据计算出DEM 数据中的洼地区域，然后计算出这些的洼地区域的洼地深度，最后以这些洼地深度为参考而设定填充阈值进行洼地填充。
9.1.1 水流方向提取水流方向是指水流离开每一个栅格单元时的指向。
在ArcGIS 中通过将中心栅格的8个邻域栅格编码，水流方向便可由其中的某一值来确定，图11.2 水流流向编码图11.1 ArcToolBox 中的 水文分析模块栅格方向编码如图11.2所示。
例如：如果中心栅格的水流流向左边，则其水流方向被赋值为16。
输出的方向值以2的幂值指定是因为存在栅格水流方向不能确定的情况，此时需将数个方向值相加，这样在后续处理中从相加结果便可以确定相加时中心栅格的邻域栅格状况。
水流的流向是通过计算中心栅格与邻域栅格的最大距离权落差来确定。
距离权落差是指中心栅格与邻域栅格的高程差除以两栅格间的距离，栅格间的距离与方向有关，如果邻域栅格对中心栅格的方向值为2、8、32、128，则栅格间的距离为2倍的栅格大小，否则距离为1。
ArcGIS中的水流方向是利用D8算法（最大距离权落差）来计算水流方向的。
具体计算步骤如下：1.在ArcMap中单击ArcToolbox图标，启动ArcToolbox；2.展开Spatial Analysis Tools工具箱，打开Hydrology工具集；3.双击Flow Direction工具，弹出（如图11.3所示）水流方向（Flow Direction）计算对话框；（1）I nput surface data文本框中选择输入的DEM数据：dem。
（2）在Output flow direction raster文本框中命名计算出来的水流方向文件名为flowdir，并选择保存路径；（3）若选中Force all edge cells to flowoutward(Optional)前的复选框，指所有图11.3 水流方向Flow Direction计算对话框在DEM数据边缘的栅格的水流方向全部是流出DEM数据区域。
默认为不选择。
这一步为可选步骤；（4）输出drop raster。
drop raster是该栅格在其水流方向上与其临近的栅格之间的高程差与距离的比值，以百分比的形式记录，它反映了在整个区域中最大坡降的分布情况。
这一步为可选步骤；（5）单击OK按钮，完成操作。
按钮，完成操作。
计算出的水流方向数据结果如图11.4所示。
图11.4 利用Flow Direction工具计算出来的水流方向图9.1.2 洼地计算洼地区域是水流方向不合理的地方，可以通过水流方向来判断哪些地方是洼地，然后对洼地填充。
但是，并不是所有的洼地区域都是由于数据的误差造成的，有很多洼地是地表形态的真实反映。
因此，在进行洼地填充之前，必须计算洼地深度，判断哪些地区是由于数据误差造成的洼地而哪些地区又是真实的地表形态，然后在洼地填充的过程中，设置合理的填充阈值。
1.洼地提取（1）双击Hydrology工具集中的Sink工具，弹出洼地计算对话框，如图11.5所示；（2）在Input flow direction raster文本框中，选择水流方向数据flowdir；（3）在Output raster文本框中，选择存放的路径以及重新命名输出文件为sink；图11.5 洼地计算对话框（4） 单击OK 按钮，完成操作。
计算结果如图11.6所示，深色的区域是洼地。
2. 洼地深度计算（1） 双击Hydrology 工具集中的Watershed 工具，弹出流域计算对话框，如图11.7所示，它用来计算洼地的贡献区域；（2） 在Input flow direction raster 文本框中选择水流方向数据flowdir ，在Inputraster or feature pour point 文本框中选择洼地数据sink ，在pour point field文本框中选择value ；（3） 在Output raster 文本框中设置输出数据的名称为watershsink ；（4） 单击OK 按钮，完成操作。
计算出的洼地贡献区域如图11.8所示；图11.7 洼地贡献区域计算对话窗口（watershed ）图11.6 计算出来的洼地区域（5） 计算每个洼地所形成的贡献区域的最低高程；1） 打开Spatial Analysis Tools 工具箱中Zonal 工具集，双击Zonal Statistic 工具，弹出如图11.9所示的分区统计对话框；2） 在Input raster or feature zonal data文本框中，选择洼地贡献区域数据watershsink ；3） 在Input value raster 文本框中选择dem 作为value raster ；4） 在Output raster 文本框中将输出数据文件命名为zonalmin ，存放路径保持不变；5） 在统计类型选择的下拉菜单中选择最小值（MINIMUM ）作为统计类型；6） 单击OK 按钮，完成操作。
（6） 计算每个洼地贡献区域出口的最低高程即洼地出水口高程；1） 打开Spatial Analysis Tools 工具箱中Zonal 工具集，双击Zonal Fill 工具，弹出如图11.10所示的Zone Fill 对话框；2） 在Input zone raster 文本框中选择watershsink ，在Input weight raster 文本框中选择dem ，在Output raster 文本框中将输出数据命名改为zonalmax ；3） 单击OK 按钮，完成操作。
（7） 计算洼地深度。
图11.8 计算出来的洼地贡献区域图11.9 分区统计对话框1） 在ArcMap 中加载Spatial Analyst 模块，单击Spatial Analyst 模块的下拉箭头，单击Raster Calculator 命令，弹出Raster Calculator 对话框，如图11.11所示；2） 在文本框里面输入sinkdep = ( [zonalmax] - [zonalmin])，然后单击evaluate 按钮进行计算。
对于以上（5）、（6）步的计算，可以利用Spatial Analysis Tools 工具箱中的Map Algebra 工具集的Multi Map Output 工具。
如图11.12所示。
对于第（5）步，在文本框中输入：E:\chp11\tutor\result\zonalmin = zonalmin(E:\chp11\tutor\result\watershsink, E:\chp11\tutor \dem)；对于第（6）步，在文本框中输入：E:\chp11\tutor\result\zonalmax = zonalfill(E:\chp11\tutor\result \watershsink, E:\chp11\tutor \dem)；经过以上七步的运算，就可到所有洼地贡献区域的洼地深度，如图11.13所示。
通过对研究区地形的分析，可以确定出哪些洼地区域是由数据误差而产生，哪些洼地区域又是真实的反映地表形态，从而根据洼地深度来设置合理的填充阈值。
图11.11 洼地深度计算对话框图11.10 洼地贡献区域边缘最低高程计算对话框图11.12 map algebra 计算对话框9.1.3 洼地填充洼地填充是无洼地DEM生成的最后一个步骤。
通过洼地提取之后，可以了解原始的DEM上是否存在着洼地，如果没有存在洼地，原始DEM数据就可以直接用来进行河网生成、流域分割等。
而洼地深度的计算又为在填充洼地时设置填充阈值提供了很好的参考。
1.双击Hydrology工具集中的Fill工具，弹出如图11.14所示的洼地填充对话框；2.在Input surface raster文本框中，选择需要进行洼地填充的原始DEM数据；3.在Output surface raster文本框中设置输出文件名为filldem；4.在Z limit文本框中输入阈值，在洼地填充过程中，那些洼地深度大于阈值的地方将作为真实地形保留，不予填充；系统默认情况是不设阈值，即所有的洼地区域都将被填平。
5.单击OK按钮，完成操作。
计算后的无洼地DEM如图11.15所示。
图11.14 洼地填充对话框图11.13 计算出的洼地深度图当一个洼地区域被填平之后，这个区域与附近区域再进行洼地计算，可能还会形成新的洼地。
因此，洼地填充是一个不断反复的过程，直到所有的洼地都被填平，新的洼地不再产生为止。
9.2 汇流累积量在地表径流模拟过程中，汇流累积量是基于水流方向数据计算得到的。