基于DEM的ArcGIS水文分析—河网和流域的提取
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。
ArcGIS教程ArcGIS中使用DEM数据进行水文分析02
流量积蓄结果6. 提取河流网络在Arctoolbox内，点击"Spatial Analyst 工具\地图代数\栅格计算器"，如下图所示。
调用栅格计算器工具在显示的栅格计算器对话框内，地图代数表达式中输入公式：Con("FlowAcc_Flow2">800,1)，FlowAcc_Flow2是上一步得到的结果名字，如下图所示。
栅格计算器设置点击确定之后可以看到提取的河流网络，通过此操作将流水累积量栅格FlowAcc_Flow2中栅格单元值（流水累积量）大于800的栅格赋值为1，从而得到河流网络栅格rastercalc1，如下图所示。
河流网络结果7. 矢量化河流网络在ArcToolbox中，点击"Spatial Analyst工具\水文分析\栅格河网矢量化"，如下图所示。
120集ArcGIS视频教程在线观看地址：https:///video/courseview/1b6aa2116c175f0e7cd137e2https:///video/courseview/f7f5c081e53a580216fcfeed调用栅格河网矢量化工具在显示的栅格河网矢量化对话框内，"输入河流栅格数据"一栏输入上一步得到的结果，"输入流向栅格数据"一栏输入流向分析得到的结果，设置好"输出折线要素"，如下图所示。
栅格河网矢量化设置点击确定之后可以得到矢量化后的河流数据，如下图所示。
矢量化河流网络8. 平滑河流网络在矢量化后的河流网络图层上点击右键，选择"编辑要素\开始编辑"，进入编辑状态，如下图所示。
120集ArcGIS视频教程在线观看地址：https:///video/courseview/1b6aa2116c175f0e7cd137e2https:///video/courseview/f7f5c081e53a580216fcfeed开始编辑在矢量化后的河流网络图层上点击右键，选择"打开属性表"，打开属性表，如下图所示。
GIS环境下基于DEM的流域自动提取方法
GIS环境下基于DEM的流域自动提取方法
GIS环境下基于DEM的流域自动提取方法
从数字高程模型DEM(Digtal Elcvation Models)直接提取河网及相关流域信息,是分布式水文模型开发与应用的基础.探讨了从数字高程模型(DEM)中提取流域水文特征的详细过程,包括:DEM的生成和预处理、水流方向的确定、河网的提取、流域边界的确定和子流域的划分.旨在为ArcGIS在流域水文分析中的应用提供参考.
作者：高鑫磊 GAO Xin-lei 作者单位：北京市水利规划设计研究院,100048 刊名：北京水务英文刊名： BEIJING WATER 年，卷(期)： 2009 ""(2) 分类号： P333 关键词： DEM 栅格 GIS 河网。
【研究】毕业论文基于ArcGIS环境DEM流域特征提取研究
【关键字】研究本科生毕业论文（设计）题目：基于ArcGIS环境DEM流域特征提取研究专业代码：070703作者姓名：彭希学号：90单位：环境与规划学院指导教师：肖燕原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外，论文中不含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得聊城大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人承担本声明的相应责任。
学位论文作者签名：日期指导教师签名：日期目录前言--------------------------------------------- 1 1研究区概况和源数据------------------------------- 21.1研究区概况 ---------------------------------------------------- 2 1.2源数据 -------------------------------------------------------- 22流域特征提取原理和流程--------------------------- 22.1提取流程 ------------------------------------------------------ 3 2.2提取原理 ------------------------------------------------------ 4无洼地DEM生成--------------------------------------------------------------- 4汇流积累量------------------------------------------------------------------- 5水流长度--------------------------------------------------------------------- 5河网的提取------------------------------------------------------------------- 5流域分割--------------------------------------------------------------------- 7 3实例分析----------------------------------------- 8 3.1流域基础数据的获得 -------------------------------------------- 8 3.2不同级别河网的生成 -------------------------------------------- 8 3.3流域盆地的提取 ----------------------------------------------- 11 3.4集水子流域提取 ----------------------------------------------- 11 3.5DEM提取的河网与水系图比较------------------------------------ 12 结论--------------------------------------------- 14参考文献----------------------------------------- 15致谢------------------------------------------- 16摘要本文在ArcGIS9平台下基于数字高程模型（DEM）数据进行流域特征的自动提取和划分。
arcgis水系提取流程(dem)
以鸭绿江流域为例：
DEM文件名为YLJdem.img，
研究区域矢量边界为ylj_Output_.evf（统一处理得到）
注意：以下操作过程中，背景文件为可选，当原始DEM影像存在异常值时，需将背景值进行掩模处理（建议每个过程均掩模），裁剪时所有边界文件，请采用研究区域evf文件。
1.洼地填充
输入数据：原始DEM(YLJdem.img)
输出文件：洼地填充后文件（wadi.tif）
2.汇流方向计算
输入数据：填洼后（wadi.tif）
输出数据：流向(liuxiang.tif)
3.流水累计量计算（该模块存在小bug没解决，请在执行该步骤时，重启系统）
输入数据：流向(liuliang.tif)
输出数据：汇流累积(leiji.tif)
4.水系提取
输入数据：汇流累积量数据（leijiliang.tif）
输入阈值：2000（自定义）
输出文件: 水系(shuixi.shp)
二值化水系文件(shuixi.tif,后续用到)
5.河网连线(主要用于子流域分割中查找出水口)
输入数据：河网二值化数据(shuixi.tif)
输入数据：水流方向（liuxiang.tif）
输出数据：河网连线(streamlink.tif)
6.子流域提取
输入数据：流向（liuxiang.tif）
输入数据：河网连线(streamlink.tif)。
基于DEM的水文分析
基于DEM的水文分析介绍：基于基于DEM的水文分析的主要内容是利用水纹分析工具提取水流方向、汇流累积量、水流量积量、水流长度、河流网络、河网分级以及流域分割。
（一）无洼地DEM生成DEM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。
数据：DEM数据dem（1）原始DEM数据提取水流方向执行[ Arctoolbox ] >> [Spatial Analyst Tools]>>[Hydrology]>>[Flow Direction ]在[ Flow Direction ]对话框中，“Force all edge cells to flow outward(Optional)”的复选框前打钩，则所有在DEM数据边缘的栅格的水流方向全部流出DEM数据区域（默认为不选择）。
“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（可选步骤）。
（2）洼地计算执行[ Arctoolbox ] >> [Spatial Analyst Tools]>>[Hydrology] >>[Sink]。
（3）洼地深度计算1、双击Hydrology工具集中的Watershed工具。
2、3、（4）计算每个洼地所形成的贡献区域的最低高程a.打开Spatial Analyst Tools工具箱中Zonal工具集，双击Zonal Statistic工具，（5）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a 打开Spatial Analyst Tools工具箱中Zonal工具集，双击Zonal fill工具（6）计算洼地深度a 在Spatial Analyst模块的下拉箭头。
arcgis小流域提取实例
arcgis小流域提取实例
小流域提取的步骤如下：
1. 下载DEM（数字高程模型）数据，然后根据研究区边界将DEM进行裁剪。
2. 进行DEM填洼操作，这是为了填充DEM中的小坑。
3. 计算流向，这是为了确定水流的路径。
4. 计算流量，这是为了确定水流的大小。
5. 提取河网，这是通过筛选出河道中汇流量大于阈值的河道来实现的。
6. 进行河流链接操作，这是为了连接相邻的河流。
7. 进行分水岭操作，这是为了确定流域的分界线。
以上步骤可以帮助您在ArcGIS中提取小流域。
这些步骤需要一定的GIS和计算机编程知识，如果您遇到任何问题，建议您寻求专业人士的帮助。
实验十 水文分析——DEM应用
实验十、水文分析-DEM应用一、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：1)理解基于DEM数据进行水文分析的基本原理（重要）。
2)掌握利用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。
二、实验数据水文分析步骤：实验数据：某地区1:5 万DEM数据三、实验内容及步骤1. 数据基础：无洼地DEM生成（1）水流方向提取对于每一个格网，水流方向是指水流离开此格网时的指向，在arcgis中，通过将中心栅格周围的8个临域栅格编码，中心水流方向便可以由其中的某一值来确定32 64 12816 18 4 21)加载DEM数据，在ArcToolBox中，执行[Spatial Analyst Tool]中的命令[ Hydrology水文分析]>>[ Flow Direction流向]打开流向计算工具2)Input选择dem，输出结果命名为flowdir，其余默认（2）洼地计算1）洼地提取在ArcToolBox中，执行[Spatial Analyst Tool]中的命令[ Hydrology ]>>[sink汇]打开洼地提取工具Input选择流向栅格flowdir,输出文件命名为sink点击OK完成操作，深色的区域是洼地，结果如图所示2）洼地深度计算在ArcToolBox中，执行[Spatial Analyst Tool]中的命令[ Hydrology ]>>[Watershed分水岭]打开洼地分水岭工具，它用来计算洼地的贡献区域设置相关参数：Input raster为sink，input flow为flowdir，输出结果命名为watersink，如图所示计算出的洼地贡献区域如下图计算每个洼地所形成的贡献区域的最低高程在ArcToolBox中，执行[Spatial Analyst Tool]中的命令[ Zonal区域分析]>>[Zonal Statistics 分区统计]打开洼地分区统计工具设置相关参数：Input raster为watersink，input value为dem，统计类型为minimum，输出结果命名为zonalmin，如图所示2.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 ]，在出现的对话框中将[Input Surface]参数指定为“Filled Sink1”确定后得到流向栅格[ Flow Direction1]，了解流向栅格单元的数值表示的含义是什么3. 计算流水累积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 ]，在出现的对话框中将[Direction Raster]参数指定为“Flow Direction1”确定后得到流水累积量栅格[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：通过此操作将流水累积量栅格[Flow Accumulation1]中栅格单元值（流水累积量）大于800的栅格赋值为1，从而得到河流网络栅格[StreamNet]得到的的河流网络栅格：StreamNet关闭除[Streamnet]之外的其它图层(2)提取河流网络矢量数据在上一步的基础上进行，执行工具条[Hydrology Modeling]中的菜单命令[ Hydrology ]>>[ Stream Network As Feature ]，在出现的对话框中将[Direction Raster]参数指定为“Flow Direction1”，[Accumulation Raster]参数指定为“Flow Accumulation1”，[Minimum Number of Cells for a Stream]参数指定为1000确定后得到河流网络矢量数据(3)平滑处理河流网络打开[编辑器]工具栏，执行工具栏中的命令[编辑器]>>[开始编辑]，确保目标图层为河流网络图层[Shape1],通过打开[Shape1属性表，并选择属性表的所有行选择图层[Shape1]中的所有要素，也可以通过要素选择按钮选择图层中所有要素执行[编辑器]工具栏中的命令[编辑器]>>[更多的编辑工具]>>[高级编辑]打开工具条：[高级编辑]，点击其上的[平滑]按钮（下图中前头所指）：在[平滑]处理对话框中输入参数[允许最大偏移]：3得到平滑后的河流网络矢量图层，执行命令: [编辑器]>>[停止编辑]，保存所做修改。
arcgis高级应用期末基于不同分辨率的河北省dem流域提取分析本科学位论文
ArcGIS高级应用期末论文基于不同分辨率的DEM河网和流域提取分析摘要：研究以河北省滦河流域为研究区。
采用30米和90米不同分辨率的DEM 作为基本的地形数据,应用ESRI公司开发的ARCGIS地理信息系统软件进行河网和流域特征的提取。
主要有DEM预处理、河网的提取、流域提取。
经分析得到了研究区域不同分辨率下的河网特征以及流域特征信息。
关键词：水平分辨率，栅格DEM，河网，流域水系提取Extraction and analysis of DEM River Network and Watershed based on the different resolutionAbstract:The study area is the Luanhe River that located in Hebei Province. The 30 and 90 meters of different resolution DEM as the basic topographic data,The study apply for the software of ESRI ArcGIS geographic information system for the extraction of river network and watershed characteristics. The study mainly includes DEM pretreatment, extraction of river network and extraction of watershed.The results were got with the regional characteristics of river network and watershedfeature information through the analysis to different resolution DEM.Key Words:Horizontal resolution ,Raster Digital Elevation Model( Raster DEM),River Network,Drainage Area Water System Extracting1.引言大数据时代，数据越来越多，特别是遥感数据，更是海量数据，而这些数据中，数字高程模型（DEM）越来越多地被应用到流域地形分析，进行流域水文模拟研究。
基于DEM流域河网水系提取和面雨量计算研究——以赣江峡江枢纽流域为例
205农业灾害研究 2023,13(9)基于DEM 流域河网水系提取和面雨量计算研究——以赣江峡江枢纽流域为例曾广旭，曾月明，夏侯斌，谢苇华江西省吉安市气象局，江西吉安 343000摘要 基于DEM 高程数据和ArcGIS 10.2工具软件，分析了赣江峡江枢纽流域水系的数据预处理、水系提取和面雨量计算的原理、过程和方法，通过水系的提取确定流域控制范围，为流域降水监测、面雨量计算和预报预警提供科学依据。
关键词 DEM ；ArcGIS ；水系提取；面雨量；峡江枢纽中图分类号：TV125 文献标识码：B 文章编号：2095–3305(2023)09–0205-03在精细化的流域面雨量实况监测和预报预测预警气象服务中，对流域河网的水系特征、流域水系、流域边界和地形地貌特征等信息进行分析十分重要，流域河网的提取是流域面雨量计算、预报和水文模型建立的重要基础数据[1-3]。
基于ASTER GDEM 30 m 分辨率 高程DEM 数据，利用ArcGIS 10.2工具软件实现峡江水利枢纽赣江流域的河网提取。
1 流域水系提取研究1.1 研究区概况峡江水利枢纽位于吉安市峡江县，处于赣江流域中游，水域从上游而下流经泰和县、吉安县、吉州区、青原区等县(区)，有乌江、孤江等支流汇流至峡江水利枢纽流域，是集船舶运输、洪水防护、水利发电等于一体的梯级控制性水利枢纽。
流域集雨区地形以丘陵为主，南高北低，东西两边地势高。
该流域属亚热带丘陵山区湿润季风气候区，全年雨量丰沛，近30年年均降雨量 1 570.0 mm ，但降水量的时空分布不均匀，年降水量的72%集中在3—8月，其中，汛期4—6月雨量占年降雨量的43%。
1.2 数据源和预处理使用ASTER GDEM 30 m 分辨率数字高程数据，投影为GCS_WGS_1984，数据范围为113.99°~116.00°E ，25.99°~ 28.00°N ，数据值域范围为-105~2 128 m ， 比例尺为1∶25万，其垂直精度和水平精度分别为30、20 m 。
基于GIS 和DEM的秦岭部分地区河网的自动提取
基于GIS 和DEM的秦岭部分地区河网的自动提取[摘要]运用ArcGIS软件中的水文分析扩展模块，以秦岭部分地区为例，研究数字高程模型（DEM）在河网模拟中的功能及相应的处理方法。
基于DEM和GIS进行河网提取的水文分析，包括洼地填充、水流方向计算、汇流累积量计算、阈值确定、河网提取。
通过实验研究证明自动提取河网的方法可以准确的模拟实际河网的分布情况，同时精度越高的DEM拟合程度越好。
[关键词]GIS 数字高程模型DEM 秦岭地区河网提取0前言河流水系的提取技术被广泛应用于地图制图、水文模拟和地质灾害预测等众多研究领域[1]。
人工提取河流带有一定主观性，不仅耗时久而且误差较大。
DEM 包含了丰富的地形、地貌、水文信息，它能够反映各种分辨率的地形特征，通过DEM可以提取大量的地表形态信息[2]。
本文基于ArcGIS中的水文分析扩展模块，选取部分秦岭地区的30m和90m分辨率的DEM为实验数据提取该区域的水文信息。
1实验数据选取实验区为秦岭部分地区，数据来源于中国科学院计算机网络信息中心国际科学数据镜像网站（http：//）30m和90m分辨率的数字高程模型。
2理论依据GIS环境下基于DEM河网的提取，目前常用的河网提取方法是采用地表径流漫流模型计算[3]。
这种方法主要是根据DEM 栅格单元和八个相邻单元格之间的最大坡度来确定水流方向，计算每个单元格的上游汇水面积，然后确定一个汇水面积阈值，不低于该阈值的单元格标记为水系的组成部分[4]。
本研究采用30m和90m的数字高程模型进行河网的提取，分析在不同分辨率下的数字高程模型对河网提取精度的影响。
本研究主要的技术流程如图1所示。
3实现过程（1）无洼地DEM的生成无洼地DEM的生成是提取河网的初始步骤，在DEM数据形成过程中，由于地形表面特征、内插方法、采点设备等原因不可避免会产生误差，使DEM产生凹陷地区，这些低高程的栅格数据会产生错误的水流方向数据，因此在计算水流方向以前，必须对洼地进行填充。
基于DEM的ArcGIS水文分析
成都信息工程学院资源环境学院《GIS原理》项目设计项目名称基于DEM的ArcGIS水文分析班级测绘工程组长2012045060 张明华成员2012045043 王泗凯2012045028 陈诗伟2012045035 李庭靖2012045051 蔡狄《基于DEM的ArcGIS水文分析》项目设计目录1 研究目的与意义 (1)2 主要技术路线 (1)3 主要数据及来源 (4)3.1 实验数据 (4)3.2 软件 (4)4 实现过程 (5)4.1 镶嵌 (5)4.2 栅格数据裁剪 (5)4.3 无洼地的流向分析 (6)4.4 计算汇流累积量 (9)4.5 计算水流长度（流程） (10)4.6 提取河流网络 (11)4.7 流域分析 (18)5 结果分析 (22)6 总结 (22)附：小组成员及任务分工 (23)1 研究目的与意义根据DEM数据提取河流网络，进行双流县河网分级，并且计算流水累积量、流向、水流长度、以及根据指定的流域面积大小自动划分双流区域的流域。
水文分析是DEM数据应用的一个重要方面。
而利用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。
2 主要技术路线水文分析基本步骤：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。
利用ArcGIS水文分析工具提取河网的具体操作
利用ArcGIS水文分析工具提取河网的具体操作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不步骤。
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。
这里采用的是500这个值。
最后生成只有0、1值的栅格数据。
其中1表示是河网，0是非河网。
Arcgis水系流域提取步骤
Arcgis⽔系流域提取步骤⽤等⾼线⽣成DEM⽔⽂分析Hydroloy③①④⑤②⑦⑥1导⼊原始的DEM2 flowdirection 计算流向3 sink 提取洼地4分析填充洼地的域值①计算洼地贡献区双击watershed ，将2的结果填⼊input flow direction raster 中，将3的结果装⼊input raster or feature pour point 中，output raster 中写watersink(写个好记的名字)。
OK 。
②计算各洼地的贡献区最低⾼程选acrtool box\spatial analyst tools \zonal\zonal statistic ，填写如右图③计算各洼地出⽔⼝的⾼程选acrtool box\spatial analyst tools \zonal\zonal fill ，填写如右图④计算洼地的深度洼地深度就是填流的域值，计算的⽅法就是⽤③减④这种⾼难的⼯作还是让软件⾃已做吧。
使⽤spatial analyst ⼯具栏忘了在那找吗？在file 、window 附近的空⽩的地⽅右键。
在出现的对话框⾥填上图上的东东，点Evaluate 。
5 fill填洼啦！DEM6 计算新⽣成dem图的flowdirection, sink。
如果此时没有sink了，做步骤7吧。
如果还有sink，太不幸了，重复步骤2～5吧。
7 Basin 流域盆地8 Watershed集⽔流域①flow accumulation看看，很像是河流吧，嘿嘿。
要是得到了漆⿊的图，别害怕，去⽂件管理窗⼝看看。
②河⽹③streamlink④watershed 集⽔流域的⽣成使⽤watershed ，装上流向和出⽔点的⽂件，OKArcgis 做泰森多边形Arcgis⾥可以⽣成两种泰森多边形,⼀种是⽮量模式,⽤ARCTOOLS下的COVERAGE TOOLS下的PROXIMITY下的THIESSEN命令即可,但要求必须是COVERAGE格式.还有⼀种是⽣成栅格数据的泰森多边形.可以⽤空间分析模块下的DISTANCE下的ALLOCATION即可。
基于DEM的ArcGIS水文分析—河网和流域的提取
基于DEM的ArcGIS水文分析—河网和流域的提取一、实验背景水文分析是DEM 数据应用的一个重要方面。
而利用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。
二、实验目的通过本实验，使读者理解基于DEM数据进行水文分析的基本原理，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，并利用DEM数据提取出河网及流域。
三、实验数据某地区栅格数据DEM，数据来源于随书光盘（…\Chp9\Ex2）。
四、实验要求根据DEM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。
五、实验流程图六、实验内容及步骤1．无洼地DEM生成DEM 是比较光滑的地形表面模型，但由于DEM 误差以及一些真实地形或特殊地形的影响，使得DEM 表面存在一些凹陷的区域。
在进行水流方向计算时，由于这些区域的存在，往往得到不合理的甚至错误的水流方向。
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，并计算洼地深度，然后，依据这些洼地深度设定填充阈值进行洼地填充。
1．1 水流方向的提取水流的流向是通过计算中心格网与邻域格网的最大距离权落差来确定。
对于每一格网的水流方向指水流离开此网格的指向。
在ARCGIS 中，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有其中的某一值来确定。
例如，若中心栅格的水流流向左边，则水流方向赋值16。
流向的生成是个自动的过程，可能要等一段自时间，运算的时间跟电脑性能和DEM图的精度与大小有关.。
Arcgis流域水系提取步骤
1、下载DEM数据
网址：
2、拼接DEM图形
打开
依次选中
完成图：（保存为XXdem）
3、填洼
依次选中
完成图：（保存为XXfill）
4、流向计算依次选中
完成图：（保存为XXdir）
5、汇流累积量计算依次选中
完成图：（保存为XXacc）
6、插入控制点
Excel准备（经纬度以小数形式表示）
点击Add Data
右击
选中Display XY Data
右击
选中Data—Export Data
完成图：（保存为Export_Output）
7、设置提取精度
依次选中
完成图：（保存为XXras）
8、提取流域
依次选中
完成图：（保存为XXwat）
9、制作流域掩膜依次选中
完成图：（保存为XXmask）
10、河网矢量化依次选中
完成图：（保存为XXline）
11、添加流域边界线依次选中
完成图：（保存为XXok）
12、出图
图中只保留Export_Output、XXok和XXline
点击Layout View
点击Insert
根据需要依次插入Legend（图例）、North Arrow（指北针）、Scale Bar（比例尺）等点击File
点击Export map，输出为自己需要的文件格式。
ARCGIS环境下基于DEM的流域特征提取
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基于GDEMDEM数据提取流域与河网的方法总结
基于GDEMDEM数据提取流域与河网的方法总结一、GDEMDEM数据简介ASTER GDEM（先进星载热辐射和反射仪全球数字高程模型）是根据NASA的新一代对地观测卫星Terra的详尽观测结果制作完成的,数据覆盖范围为北纬83°到南纬83°之间的所有陆地区域,达到了地球陆地表面的99%,其全球空间分辨率约为30 m,垂直分辨率为20 m（置信度为95%）,空间参考为WGS84/EGM96。
目前共有两版数据,第一版在2009年发布,本文研究所用数据为第二版,于2011年10月发布,ASTER GDEM V2版采用了一种先进的算法对V1版GDEM影像进行了改进,提高了数据的空间分辨率精度和高程精度。
优点：覆盖范围广。
缺点：由于云的影响，在某些地区，尤其是在一些重复数据较少的区域，如果有云遮挡，又没有替代数据，就可能会产生明显的异常值。
边界堆叠会导致GDEM 数据显示为直线、坑、隆起、大坝或其他异常的几何形状，影响局部地区数据的精度和使用。
二、GDEMDEM数据获取中国科学院计算机网络信息中心地理空间数据云平台（）免费提供30M分辨率GDEMDEM数据。
网站提供按行政区、地理坐标范围、数据行列号、在线地图选择及矢量文件选择的方式进行数据选取。
三、数据预处理1、数据拼接。
下载区域源数据可能为多景数据，需要对下载后数据进行镶嵌处理。
2、数据裁剪。
对镶嵌后的数据进行裁剪处理，出去掉目标范围外多余数据。
3、数据坐标系转换。
下载的原始GDEMDEM数据为WGS_1984椭球，投影方式为通用横轴墨卡托投影(UTM投影)，需要将下载的原始数据进行坐标系转换（目标坐标系以CGCS2000为例，投影采用高斯-克吕格投影）。
（因WGS84椭球与CGCS2000椭球均为地心椭球，且两椭球间椭球参数差距极小，两坐标系间相同点坐标真值差距较小，故本次转换未考虑地理变换参数，其他椭球间坐标系转换时应计算相应转换参数以保证转换后数据精度）四、流域提取1、DEM数据填洼处理（空间分析工具>水文分析>填洼）2、DEM数据生产水流流向数据（空间分析工具>水文分析>流向）3、汇流累积量计算（空间分析工具>水文分析>流量）（此处未考虑区域降雨量数据）4、设置流域提取精度（空间分析工具>地图代数>栅格计算器）（设置阈值越小提取流域精度越高）5、流域提取（空间分析工具>水文分析>分水岭）（倾泻点位置为该流域出水最大的位置）（图中红色的为选取的出水口位置，绿色为提取的流域范围）6、生成流域及河网栅格文件（空间分析工具>提取分析>按掩膜提取）（输入栅格为第4步生成的成果数据，输入栅格数据或要素腌膜数据为第5步生成的的成果数据）7、生产河网矢量文件（转换工具>由栅格转出>栅格转折线）（输入栅格为第6步生成的成果数据）8、获取流域矢量文件（3D分析工具>转换>由栅格转出>栅格范围）（输入栅格为第6步生成的成果数据）(红色线条为流域范围，蓝色线条为河网，红色点为该流域的倾泻点)。
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基于DEM的ArcGIS水文分析—河网和流域的提取一、实验背景水文分析是DEM 数据应用的一个重要方面。
而利用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。
二、实验目的通过本实验，使读者理解基于DEM数据进行水文分析的基本原理，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，并利用DEM数据提取出河网及流域。
三、实验数据某地区栅格数据DEM，数据来源于随书光盘（…\Chp9\Ex2）。
四、实验要求根据DEM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。
五、实验流程图六、实验内容及步骤1．无洼地DEM生成DEM 是比较光滑的地形表面模型，但由于DEM 误差以及一些真实地形或特殊地形的影响，使得DEM 表面存在一些凹陷的区域。
在进行水流方向计算时，由于这些区域的存在，往往得到不合理的甚至错误的水流方向。
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，并计算洼地深度，然后，依据这些洼地深度设定填充阈值进行洼地填充。
1．1 水流方向的提取水流的流向是通过计算中心格网与邻域格网的最大距离权落差来确定。
对于每一格网的水流方向指水流离开此网格的指向。
在ARCGIS 中，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有其中的某一值来确定。
例如，若中心栅格的水流流向左边，则水流方向赋值16。
流向的生成是个自动的过程，可能要等一段自时间，运算的时间跟电脑性能和DEM图的精度与大小有关.。
方法是利用ArcToolbox\Spatial Analysis Tools\ Hydrology \Flow Direction，生成方向水流流向图：若从DEM中作出来的流向分析的最大数值为128则不需要填洼，否则需要填挖。
计算出来的水流分析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，并进行填充。
但是，并非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，而哪些地区又是真实的地表形态。
然后，在洼地填充时，设置合理的填充阈值。
基本过程先分别双击Hydrology 工具集中的Sink、Watershed 工具计算出洼地区域图、洼地贡献区域图，打开Spatial Analyst Tools 工具箱中的Zonal 工具集，分别利用Zonal Statistic、Zonal Fill 工具分别计算每个洼地所形成的贡献区域的最低高程，及计算每个洼地贡献区域出口的最低高程，然后在ARCMAP 中加载Spatial Analyst 模块，选择RasterCalculator 对话框，通过命令sinkdep=（[zonalmax]-[zonalmin]）计算出洼地深度图。
计算出来的洼地区域计算出来的洼地贡献区域洼地深度图1．3 洼地填充经过洼地提取后，可以确定原始DEM 上是否存在洼地，若有洼地，须进行填充。
而洼地深度的计算为填充阈值的设置提供了依据，系统默认条件下是不设阈值，即所有的洼地区域都将被填平。
对照地形资料，确定填充域值。
没有岩溶问题的话，直接用（洼地深度的最大值＋1）作为域值（z limit）。
洼地填充是一个不断反复的过程，直到所有的洼地被填平，新的洼地不在产生为止。
方法是利用ArcToolbox\Spatial Analysis Tools\ Hydrology \Fill工具对洼地是深度图进行处理，得到洼地填充图：洼地填充图2．汇流累积量计算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。
首先基于无洼地DEM 生成水流方向图，利用该数据，双击Hydrology 工具集中的Flow Accumulation 工具计算出汇流累积量数据，如图所示：通过计算得到的汇流累积量数据3．水流长度计算水流长度指地面上一点沿水流方向到流向起点（或终点）间的最大地面距离在水平面上的投影长度。
它分为顺流计算及溯流计算两种，可通过双击Hydrology 工具集中的Flow Length 工具实现，其中计算方向分别选择顺流计算Downstream 或溯流计算Upstream。
水流长度的提取和分析在水文学或水土保持工作中均具有很重要意义，因为水流长度直接影响地面径流的速度，进而影响地面土壤的侵蚀力。
顺流计算出的水流长度溯流计算的水流长度4．河网的提取目前常用的河网提取方法是采用地表径流漫流模型计算：首先是在无洼地DEM上利用最大坡降的方法得到每一个栅格的水流方向；然后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，即汇流累积量，所得到的汇流累积量则代表在一个栅格位置上有多少个栅格的水流方向流经该栅格；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。
基于上述思想，当汇流量达到一定值的时候，就会产生地表水流，那么所有那些汇流量大于那个临界数值的栅格就是潜在的水流路径，由这些水流路径构成的网络，就是河网。
4．1 河网的生成河网的生成基于汇流累积量数据，利用Map Algebra 工具集中的Multi Map Output 工具中的Con 命令或Setnull进行有条件地查询可以得到，还可以利用栅格计算器获取。
setnull，将栅格图像中满足条件的栅格值设置为null，即nodata，这样很便于在栅格图像中删除不需要的部分。
其对应Grid模块命令为setnull，格式：outgrid = setnull <ingrid > 5, ingrid>,表示，如果ingrid>5，则变为nodata，否则返回为原值。
con表示条件，如果满足条件，返回为指定值1，否者返回为指定值2，Grid命令：outgrid = con < ingrid > 5, 10 ,100>,表示，如果ingrid值>5，则对应栅格值改为10，否者改为100。
若100不指定，则返回为nodata。
这里可以指定多个条件。
通过计算生成的栅格河网4．2 栅格河网矢量化利用ArcToolbox\Spatial Analyst Tools\Hydrology\stream to feature工具箱对栅格河网进行处理，如图：矢量河网平滑处理河流网络：利用Editor工具栏对矢量河网进行编辑，单击Editor下拉菜单，单击Staring Editor 激活编辑工具栏，在下拉菜单中选中More Editing Tools\ Advanced Editing,选中整幅地图，在弹出的Advanced Editing工具栏中点击平滑（Smooth）按钮，在弹出的Smooth对话框中[Maximum allowable offset]栏中输入值“3”，表示允许最大偏移量为3。
从而得到平滑处理后的河流网络。
用这种方法所平滑的流域河流网络偏移量较大，可能会产生人为误差，也可利用Data Management Tools工具箱下Data Management Tools\Generalization\Smooth Line 工具箱对河流网络进行平滑处理。
此种方法偏移较小。
4．3 Stream Link 的生成Stream Link 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。
Stream Link 的生成可以通过双击Hydrology 工具集中的Stream Link 工具实现，其属性表中记录着每个片段所包含的栅格个数信息。
如图：Stream Link 示意图4．4 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的水文分析中，双击Hydrology 工具集的Stream Order 工具，可提供两种常用的河网分级方法：Strahler 分级和Shreve 分级。
如图：河网的Strahler分级结果河网的Shreve分级结果5．流域分割流域（watershed）又称集水区域，是指流经其中的水流和其他物质从一个公共的出水口排出从而形成的一个集中的排水区域。
流域可以通过流域盆地（basin）、集水盆地（catchment）来描述。
5．1 流域盆地的确定流域盆地是由分水岭分割而成的汇水区域，可利用水流方向确定出所相互连接并处于同一流域盆地的栅格区域。
双击Hydrology 工具集中的Basin 工具可以计算出流域盆地图：计算出的流域盆地（线状图形为矢量河网数据）5．2 积水流域的确定除用流域盆地来描述外，在水文分析中，经常基于更小的流域单元进行分析，首先通过Hydrology 工具集中的Snap Pour Point 工具寻找小级别流域的出水口位置，然后结合水流方向，双击Hydrology 工具集中的Watershed 工具，分析搜索出该出水点上游所有流过该出水口的栅格，直至生成集水流域为止，对计算结果重新分级后可以更方便寻找感兴趣的流域研究区。
如图：集水区域的计算结果六、总结1.进行水文分析之前必须要进行洼地填充，且洼地填充是一个循环的过程，确保最后生成的是无洼地DEM。
2.河网的生成需要设定阈值，阈值的设定是一个不断试验的过程，最后选出一个合适的阈值。