ArcGISArcHydro水文分析课件

Arc Hydro Watershed Processing (集水区域 分析)
Arc Hydro 的几个统计工具
Q&A提问
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UC 2007 Tech Sessions
水文分析流程
DEM
FLOW DIRECTION
SINK
No
Are there any sinks?
Yes
FILL
Depressionless DEM
内容概要
水文分析的目的和内容
DEM数据模型
Arc Hydro数据模型
水文分析的流程
Arc Hydro Terrain Preprocessing (地形预分 析)
Arc Hydro Network Processing (网络分析)
Arc Hydro Watershed Processing (集水区域 分析)
这些出水口点的确定可为集水区域的进一步 划分做准备
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河流分级
河网分级是对一个线性的河流网络进行分级别的数字标识。在地貌学中，对河 流的分级是根据河流的流量、形态等因素进行河流的分级。而基于DEM提取的 河网的分支具有一定的水文意义。
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11
11
11
1 21
生成水文结点树叉图 可以先用Store Area Outlet来设置集水流域的
JunctionID
Set Flow Direction / Store Flow Direction
设置和保存河流网络的流向
Generate From/To Node for lines
设置河流网络的连接线29 的起点和终点ID UC 2007 Tech Sessions
Arc Hydro Watershed Processing (集水区域 分析)
Arc Hydro 的几个统计工具
Q&A提问
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地形数据
类型 DEM : 数字高程模型 DSM : 数字表面模型
数据结构 栅格数据 TIN三角网格数据
洼地Sinks:
整体填充 选择性填充
设置深度阀值 设置面积阀值
FilledSsiinnkk
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Arc Hydro Terrain Preprocessing
Sink Prescreen
洼地预扫描，减少后续步骤的工作量
Sink Evaluation、Sink Selection
Level DEM 填充湖泊区域，把Lake Polygon内的DEM设置
为Fill Elevation字段的值。
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Arc Hydro Terrain Preprocessing
DEM ReConditioning
使用AGREE方法在DEM上刻画河流
有些洼地是现实存在的
美国的 Great Salt Lake
河流是否在正确的地方？
决定是否需要刻画地表burn
集水区域的边界是否在正确的地方？
决定是否需要建立围墙fence
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Arc Hydro Terrain Preprocessing
方向编码
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水流方向
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Arc Hydro Terrain Preprocessing
Flow Direction
应用于没有洼地的DEM，计算水流流向
Flow Direction with Sink
应用于带有洼地的DEM，计算水流流向
Adjust Flow Direction with Lake
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DEM数据的建立
DEM数据建立的影响细则 分辨率和空间范围 投影坐标 栅格数据的配准 采样点插值技术 (IDW, spline, via TIN) TopoToRaster插值方法–用于等值线数据
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是水资源数据库和应用开发的起点
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内容概要
水文分析的目的和内容
DEM数据模型
Arc Hydro数据模型
水文分析的流程
Arc Hydro Terrain Preprocessing (地形预分 析)
Arc Hydro Network Processing (网络分析)
集水区域的定义
集水区域又称流域，是指流经其中的水流和其它物质从一个公共的 出水口排出从而形成一个集中的排水区域 。出水口（或点）即流域
内水流的出口，是整个流域的最低处。流域间的分界线即为分水岭 。
Watershed
(Basin, Catchment, Contributing area)
Watershed Boundaries
DEM
FLOW ACCUMULATION STREAM ORDER
FLOW DIRECTION
STREAM LINE STREAM LINK
Apply Threshold
SINK
No
Are there any sinks?
Yes
FILL
Depressionless DEM
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FLOWLENGTH SNAP POUR WATERSHED
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ArcGIS Hydro数据模型
是ArcGIS用于反映水资源的地理空间和时态数 据模型
五大关键对象模型：集水区域、河流网络、水 文主题图、河道描述和时间序列。
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ArcGIS Hydro 数据模型
Drainage
12
2
22
3
1 21 12
3 34
7
Strahler
Shreve
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Arc Hydro Terrain Preprocessing
Stream Definition
基于汇流积聚量，设置阀值，河流的定义
Stream Segmentation
河流分段
创建矢量化河流
Value = No Data
11
122
2
222
22
NET_GRID
StreamToFeature
RasterToFeature
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河流分段
Stream link是记录着河网中的一些节点 之间的连接信息，主要记录着河网的结 构信息。为每一段河流分配一个独立的 ID号
Arc Hydro 的几个统计工具
Q&A提问
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ArcGIS Hydro数据模型
作为Geodatabase模型的一个扩展，专门用于水资源管理 和
研究时间持续3年多 提供课本 提供示例工具
/giswr
Drainge Line Processing
河流矢量化
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Arc Hydro Network Tools
Arc Hydro Attribute Tools
Hydro Network Generation
生成河流网络数据集
Node/Link Schema Generation
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Apply Threshold
FLOW ACCUMULATION STREAM ORDER STREAM LINE STREAM LINK
FLOWLENGTH SNAP POUR WATERSHED
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经过水文修正的DEM数据
洼地Sinks
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。
UC 2007 Tech Sessions
内容概要
水文分析的目的和内容
DEM数据模型
Arc Hydro数据模型
水文分析的流程
Arc Hydro Terrain Preprocessing (地形预分 析)
Arc Hydro Network Processing (网络分析)
修改湖泊内的水流流向最近的河流
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汇流积聚量
000000 011220 037540 0 0 0 20 0 1 0 0 0 1 24 0 0 2 4 7 35 2
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。
Burn Stream Slope
在DEM上刻画河流
先使用Assing Stream Slope生成带斜率信息的 河流
Burn Walls
在DEM上建立围墙
Inner Wall
Outer Wall
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DEM数据的错误 – 洼地和尖峰
Network
HydroFeatures
Hydrography
Channel
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Flow Time
Time Series
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Arc Hydro工具集
包含一套用于构建ArcHydro Geodatabase数据模 型和基本水资源管理分析的工具
Arc Hydro 的几个统计工具源自 Q&A提问2
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水文分析所要解决的问题
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
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水文分析的内容 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。
ArcGIS ArcHydro水文分析
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内容概要
水文分析的目的和内容
DEM数据模型
Arc Hydro数据模型
水文分析的流程
Arc Hydro Terrain Preprocessing (地形预分 析)
Arc Hydro Network Processing (网络分析)
Arc Hydro Watershed Processing (集水区域 分析)
洼地评估，找出Sink特征 分辨出合理洼地和非合理洼地
Fill Sink
基于先前的工作，填充非合 理的洼地
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水流方向
78 72 69 71 58 49 74 67 56 49 46 50 69 53 44 37 38 48 64 58 55 22 31 24 68 61 47 21 16 19 74 53 34 12 11 12
222448 222448 112484 128 128 1 2 4 8 221444 1 1 1 1 4 16
高程数据
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，水流方向便可以其 中的某一值来确定，栅格方向
编码如右图
32 64 128
16
1
842
(Drainage Divides)
23
32 64 128
16
1
842
方向编码
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Arc Hydro Terrain Preprocessing
Flow Accumulation
计算汇流积聚量网格
Weighted Flow Accumulation
计算加权汇流积聚量网格
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