Arcgis操作 第九章 水文分析

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arcgis水文保护范围

arcgis水文保护范围

arcgis水文保护范围
ArcGIS是一款广泛使用的地理信息系统软件,可以用于进行水文分析,包括水文保护范围的确定。

水文保护范围是指为了保护水文环境而设定的地理区域,通常是为了防止水资源的污染、减少水资源的过度开发利用等目的。

在ArcGIS中,可以使用水文分析工具来确定水文保护范围。

具体步骤如下:
打开ArcGIS软件,加载需要进行分析的地理数据。

在工具箱中找到“空间分析工具”-》“水文分析”-》“流向分析”,选择输入栅格或矢量数据,设置输出路径和名称。

在“流向分析参数”中,设置“最大流长度”和“阈值”,以确定水流的方向和大小。

点击“确定”按钮,执行流向分析,生成流向矢量数据。

在工具箱中找到“空间分析工具”-》“水文分析”-》“汇点提取”,选择输入流向矢量数据,设置输出路径和名称。

在“汇点提取参数”中,设置“最小汇点数”和“最大汇点数”,以确定汇点的数量和位置。

点击“确定”按钮,执行汇点提取,生成汇点矢量数据。

将汇点矢量数据与地理数据叠加,进行分析和筛选,以确定水文保护范围。

通过以上步骤,可以在ArcGIS中确定水文保护范围,并对其进行相应的管理和保护。

需要注意的是,具体的操作步骤可能会因为不同的数据和需求而有所不同,需要根据实际情况进行调整和修改。

GIS-流域分析(水文分析)

GIS-流域分析(水文分析)

第2次 追踪
2 流域提取
流域范围 子盆地 流域分界线 河网 流域出口点 流域的组成
流域提取原理: 可由流域出口点开始,逐步对邻 域内其他8个栅格流向的反方向 进行追踪,直到追踪至流域边界 栅格(不被邻域内任何栅格所指 向)。
第3次 追踪
2 流域提取
流域的组成
流域范围 子盆地 流域分界线 河网 流域出口点
2、流域分析(水文分析)所提取的水系、坡长、 流域等信息在地学分析中具有重要的意义。
1.3 汇流量提取
流向矩阵
汇流量矩阵
1. 沟谷网络提取
1.1 洼地 填平
1.2 水流 方向
1.3 汇流 累积
1.4 沟谷 网络
1.4 沟谷网络提取
■ 对汇流累积矩阵采用一定的阈值来提取沟谷网络,大 于阈值的位置赋值为1,即为沟谷网络,可进一步将 栅格沟谷网络转换为矢量沟谷线文件。
设置阈值
沟谷网络提取
流域提取原理: 可由流域出口点开始,逐步对邻 域内其他8个栅格流向的反方向 进行追踪,直到追踪至流域边界 栅格(不被邻域内任何栅格所指 向)。
第1次 追踪
2 流域提取
流域范围 子盆地 流域分界线 河网 流域出口点 流域的组成
流域提取原理: 可由流域出口点开始,逐步对邻 域内其他8个栅格流向的反方向 进行追踪,直到追踪至流域边界 栅格(不被邻域内任何栅格所指 向)。
上坡长
下坡长
坡长分析:
– 上游坡长 – 下游坡长
DEM剖面线
上游坡长
从图中不难发现,上坡 长为“0”的点分布于 山脊线相似,上坡长,下坡长 的变化较为平缓,通过 某一点的下坡长可以判 断其水流到达河流交汇 点的时间,以帮助预测 洪峰的到来时间。

ARCGIS水文分析

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

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(共35张)

arcgis水文分析(共35张)
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C.对于具有相同高程值的区域则扩大搜索窗口半径 , (bànjìng) 用7×7窗口,如果需要还可以使用更大窗口。
D.在DEM数据的外围加一圈高程值为0的格网点,强制其最 大坡向流向研究区之外。
当所有的格网点处理完毕后,生成一个编码流向图 。 实用软件中为了处理凹点方便经常用2的幂来代表。(1-
2
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1014 1011 1004 996
1019 1015 1007 999
(a)
1025 1021 1012 1003
1033 1029 1020 1003
(b)
0
0
1
2
0
0
2
6
(c)
0
0
2
3
0
1
2
3
3 流水 累积量 (liúshuǐ) Flow Accumulation
• 确定汇流点以上的汇水区域
• 给定汇水区域面积-自动划分流域
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流程 Flow (liúchéng) Length
• 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
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• 用以计算流域内最长的水流(shuǐliú)路径
地貌
数字高程模型
DEM 模拟
水文 生物
…….
3
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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(zìdòng)划分流域。 这些是描述 某一地区水文特征的重要因素。
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如何使用ArcGIS进行水文分析(完整版)

如何使用ArcGIS进行水文分析(完整版)

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专题操作之-水文分析

ArcGIS专题操作之-水文分析

水文分析-DEM 应用一、实验目的与要求1.实验目的水文分析:根据DEM提取河流网络,进行河网分级,计算流水累积量、流向、水流长度、根据指定的流域面积大小自动划分流域。

通过本实验应达到以下目的:①理解基于DEM数据进行水文分析的基本原理。

②掌握利用ArcGIS提供的水文分析工具进行水文分析的基本方法和步骤。

2.实验要求①了解水文分析工具②DEM的预处理:填洼与削峰③流向分析④计算流水累积量⑤计算水流长度(流程)⑥提取河流网络⑦流域分析二、实验原理水文分析基本步骤①无洼地的DEMDEM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(如采石场或喀斯特地貌)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,从而使得在进行水流流向计算时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。

②关键步骤:流向分析―――流向分析原理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(D8算法),来确定水流方向。

方向约定如左图:共有八个方向,分别是2 的n 次方。

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的。

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SQRT(2)≈1.414 ,否则距离为1。

如果高程差为正值,则为流出;负值则为流入。

③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。

图有些地方的计算不是太理解④水流长度(流程)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。

(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

(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。

【VIP专享】ARCGIS水文分析模型

【VIP专享】ARCGIS水文分析模型

9.4Hydrological 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GIS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DEM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ArcGIS水文分析模块的应用以及ArcGIS Model Builder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ArcToolBox中的[Spatial 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Fill_dem,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。

对于DEM中的某一个格网,水流方向表征的是该格网表面的降水受重力作用在地形表面约束下的离开该格网的方向,ArcGIS中默认的水流方向处理算法是D8算法。

图9.1 填洼后的结果如图9.2所示,将被处理的格网点X同其最邻近的8个格网点之间的坡降进行比较,被处理格网点中心与相邻8个格网点中,落差最大的一个格网点中心之间的连线方向,定义为被处理格网点的水流方向,并且规定,一个格网点的水流方向用一个特征码表示。

Arcgis水文分析模块介绍

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

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

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

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

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操作水文分析

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水文分析模型

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。

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