山東科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGEII山東科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要溝谷網(wǎng)絡(luò)的提取是GIS水文分析的主要內(nèi)容，對(duì)于溝谷網(wǎng)絡(luò)的空間信息提取與專(zhuān)題特征分析是水文分析和溝谷網(wǎng)絡(luò)形態(tài)特征研究的主要內(nèi)容。DEM是目前主要的空間數(shù)據(jù)類(lèi)型，也是進(jìn)行地形、水文等專(zhuān)題空間分析的主要數(shù)據(jù)源?；贒EM數(shù)據(jù)進(jìn)行溝谷網(wǎng)絡(luò)的提取與分析是目前的一個(gè)研究熱點(diǎn)；然而，由于地形地貌的復(fù)雜性與區(qū)域性特征、DEM數(shù)據(jù)的多尺度、綜合性特征的原因，基于DEM進(jìn)行溝谷網(wǎng)絡(luò)的提取和分析亟待進(jìn)行深入的特征分析與探討。在論文中，首先獲取了不同區(qū)域DEM數(shù)據(jù)，根據(jù)論文研究的需要，完成了DEM數(shù)據(jù)的格式、投影轉(zhuǎn)換等預(yù)處理操作；運(yùn)用GIS的追蹤分析、水文分析方法，完成了基于DEM的溝谷網(wǎng)絡(luò)空間數(shù)據(jù)計(jì)算，同時(shí)計(jì)算獲取了不同空間區(qū)域的水文屬性信息；基于獲取的不同空間區(qū)域的水文信息，運(yùn)用空間統(tǒng)計(jì)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，分析了不同地貌區(qū)的溝谷網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與水文特征。論文采用的研究方法和取得的研究成果是GIS空間分析方法應(yīng)用于溝谷特征研究的重要實(shí)踐，具有重要的理論研究意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：DEM；溝谷分級(jí)；水文分析；匯流累積量.ABSTRACTValleynetworkextractionisthemaincontentofGIShydrologicalanalysis.Themaincontentsofthehydrologicalanalysisistoextractthevalleynetworksandthematiccharacteristicsofspatialinformationanalysis.DEMisoneofthemainspatialdatacurrently.Also,itisthemaindatasourceofthetopographical,hydrologicalandothertopicsspatialanalysis.Currently,DEMdataextractionandanalysisofvalleynetworksisahotresearchtopic.However,becauseofthecomplexityofthetopography,theintegratedofDEMdata,resultinginmanyproblemsthatDEMdatausedtosolvetheproblemofvalleyinthefeatures.Inthepaper,firstgetthedifferentregionsoftheDEMdata.Accordingtotheneedsofthesis,completedtheDEMdataformatconversionpreprocessingoperationsprojection.UsingtrackinganalysisandhydrologicalanalysisofGIS,tosolvetheproblemofcoordinateconversiononDEMdata.Whilecomputingthehydrologicalpropertiesofthedifferentspaceareainformation.Basedondifferentspaceareaofhydrologicalinformation,usingmathematicalstatisticsmethod,analyzedthenetworkstructureandhydrologicalcharacteristicsofdifferentlandscapeareasinvalleys.PaperusetheresearchmethodsandresearchresultsisthegulchfeaturesofGISspaceanalysismethodisappliedtostudytheimportantpractice,hasanimportantsignificanceintheoryresearchandpracticalapplicationvalue.KeyWords：DEM;Valleyclassification;Hydrologicalanalysis;Flowaccumulation.PAGE40目錄TOC\o"1-2"\h\u摘要 IABSTRACT II目錄 31引言 41.1基本概念 41.2研究目的及意義 51.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 61.4研究的主要內(nèi)容 71.5研究采取的主要方法及路線 72研究基礎(chǔ) 102.1溝谷網(wǎng)絡(luò)分級(jí)及相關(guān)知識(shí) 102.2實(shí)驗(yàn)區(qū)域及數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介 112.3軟件簡(jiǎn)介 123基于DEM的溝谷網(wǎng)絡(luò)空間信息提取 143.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的預(yù)處理 143.2水流方向提取 163.3無(wú)洼地DEM生成 183.4匯流累計(jì)量與溝谷的計(jì)算 224不同空間區(qū)域的溝谷網(wǎng)絡(luò)特征分析 284.1基于分級(jí)溝谷網(wǎng)絡(luò)提取基本信息數(shù)據(jù) 284.2結(jié)果分析 295結(jié)論和相關(guān)問(wèn)題分析 345.1結(jié)論 345.2設(shè)計(jì)過(guò)程中主要問(wèn)題及解決方案 34參考文獻(xiàn) 36致謝 38附錄 39附錄1：英文原文 40附錄2：中文譯文 41

1引言1.1基本概念1.1.1DEM地理信息系統(tǒng)（GeographicalInformationSystem，簡(jiǎn)稱(chēng)GIS）是一種決策支持系統(tǒng)，它具有信息系統(tǒng)的各種特點(diǎn)。其存儲(chǔ)和處理的信息是經(jīng)過(guò)地理編碼的，地理位置及與該位置有關(guān)的地物屬性信息成為信息檢索的重要部分。是描述、存儲(chǔ)、和輸出空間信息的理論和方法，是以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，采用地理模型分析方法，適時(shí)提供多種空間的和動(dòng)態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel),簡(jiǎn)稱(chēng)DEM【1】。它是用一組有序數(shù)值陣列形式表示地面高程的一種實(shí)體地面模型，是數(shù)字地形模型(DigitalTerrainModel，簡(jiǎn)稱(chēng)DTM)的一個(gè)分支，其它各種地形特征值均可由此派生。一般認(rèn)為，DTM是描述包括高程在內(nèi)的各種地貌因子，如坡度、坡向、坡度變化率等因子在內(nèi)的線性和非線性組合的空間分布，其中DEM是零階單純的單項(xiàng)數(shù)字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度變化率等地貌特性可在DEM的基礎(chǔ)上派生。1.1.2河網(wǎng)分級(jí)和流域河網(wǎng)分級(jí)是對(duì)一個(gè)線性的河流網(wǎng)絡(luò)以數(shù)字標(biāo)識(shí)的形式劃分級(jí)別。在地貌學(xué)中，對(duì)河流的分級(jí)是根據(jù)河流的流量、形態(tài)等因素進(jìn)行。不同級(jí)別的河網(wǎng)所代表的匯流累積量不同，級(jí)別越高，匯流累積量越大，一般是主流，而那些級(jí)別較低的河網(wǎng)則是支流。這對(duì)于研究水流的運(yùn)動(dòng)、匯流模式，及水土保持等具有重要的意義。流域（watershed）又稱(chēng)集水區(qū)域，是指流經(jīng)其中的水流和其它物質(zhì)從一個(gè)公共的出水口排出從而形成的一個(gè)集中的排水區(qū)域。也可以用流域盆地（basin）、集水盆地（catchment）或水流區(qū)域（contributingarea）等來(lái)描述流域。Watershed數(shù)據(jù)顯示了區(qū)域內(nèi)每個(gè)流域匯水面積的大小【2】。匯水面積是指從某個(gè)出水口（或點(diǎn)）流出的河流的總面積。出水口（或點(diǎn)）即流域內(nèi)水流的出口，是整個(gè)流域的最低處。流域間的分界線即為分水嶺。分水線包圍的區(qū)域稱(chēng)為一條河流或水系的流域，流域分水線所包圍的區(qū)域面積就是流域面積。1.1.3STRAHLER和SHEVE分級(jí)方法Strahler分級(jí)是指劃分水系支流規(guī)模大小和相互關(guān)系的等級(jí)。在1：5萬(wàn)地形圖或航空照片上可以辨認(rèn)出的最小水系（大于1厘米）稱(chēng)為一級(jí)水系（1storderstream），兩條以上一級(jí)水系或一級(jí)水系與二級(jí)水系匯合后構(gòu)成的水系稱(chēng)為二級(jí)水系（2ndorderstream）。這兩級(jí)水系通常接近分水嶺。兩條二級(jí)水系或二級(jí)水系與三級(jí)水系匯合后構(gòu)成的水系稱(chēng)為三級(jí)水（3rdorderstream）。這種命名方法使不同圖幅上同一級(jí)別的水系可以互相比較，不會(huì)發(fā)生水系級(jí)別劃分上的錯(cuò)誤。Shreve分級(jí)的第1級(jí)河網(wǎng)的定義與Strahler分級(jí)是相同的，所不同的是以后的分級(jí)，兩級(jí)1級(jí)河網(wǎng)弧段匯流而成的河網(wǎng)弧段為2級(jí)河網(wǎng)弧段，那么對(duì)于以后更高級(jí)別的河網(wǎng)弧段，其級(jí)別的定義是由其匯入河網(wǎng)弧段的級(jí)別之和，當(dāng)一條3級(jí)河網(wǎng)弧段和一條4級(jí)河網(wǎng)弧段匯流而成的新的河網(wǎng)弧段的級(jí)別為7，這種河網(wǎng)分級(jí)到最后出水口的位置時(shí)，其河網(wǎng)的級(jí)別數(shù)剛好是該河網(wǎng)中所有的1級(jí)河網(wǎng)弧段的個(gè)數(shù)[3]。1.2研究目的及意義數(shù)字高程模型（DEM）是地面高程屬性空間分布的有序數(shù)值陣列，其中蘊(yùn)含著豐富的地貌地形信息，能有效的反映區(qū)域的基本地形空間分布規(guī)律和地貌特征。利用DEM分析地形和水文的方法日益成熟，可以提取所研究區(qū)域的各種地形因子，溝谷水系和拓?fù)潢P(guān)系，并能夠生成相應(yīng)的水流累積來(lái)進(jìn)行地表徑流模擬研究?；贒EM的溝谷網(wǎng)絡(luò)的提取是GIS水文分析的主要內(nèi)容，對(duì)于溝谷網(wǎng)絡(luò)的空間信息提取與專(zhuān)題特征分析是水文分析和溝谷網(wǎng)絡(luò)形態(tài)特征研究的主要內(nèi)容。DEM是目前主要的空間數(shù)據(jù)類(lèi)型，也是進(jìn)行地形、水文等專(zhuān)題空間分析的主要數(shù)據(jù)源?；贒EM數(shù)據(jù)進(jìn)行溝谷網(wǎng)絡(luò)的提取與分析是目前的一個(gè)研究熱點(diǎn)；然而，由于地形地貌的復(fù)雜性與區(qū)域性特征、DEM數(shù)據(jù)的多尺度、綜合性特征的原因，基于DEM進(jìn)行溝谷網(wǎng)絡(luò)的提取和分析亟待進(jìn)行深入的特征分析與探討。本研究基于多區(qū)域的DEM數(shù)據(jù)，在實(shí)現(xiàn)溝谷網(wǎng)絡(luò)空間形態(tài)信息提取的基礎(chǔ)上，分別計(jì)算和獲取溝谷網(wǎng)絡(luò)的多元專(zhuān)題信息，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行不同地貌區(qū)的溝谷網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與水文特征的分析。從而提取出各個(gè)河網(wǎng)分級(jí)與數(shù)目匯流累積量之間的相互關(guān)系。1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀在國(guó)內(nèi)，近10多年來(lái)，我們做了很多相關(guān)的研究項(xiàng)目，很多研究機(jī)構(gòu)也有與之相關(guān)的研究課題。同時(shí)，溝谷河網(wǎng)分析的延伸項(xiàng)目也一直蓬勃的發(fā)展，比如利用反向思維可以進(jìn)行山脊線的提取研究，鞍部的提取等。1.3.2國(guó)外研究現(xiàn)狀在國(guó)外，主要是美國(guó)等國(guó)家在水文分析溝谷網(wǎng)絡(luò)分析方面的發(fā)展進(jìn)程最近一段時(shí)期美國(guó)的水文分析方面已經(jīng)可以做到精確評(píng)價(jià)區(qū)域地下水資源量，滿足不斷增長(zhǎng)的供水需求；防治地下水開(kāi)采所引發(fā)的各種環(huán)境問(wèn)題,如地面沉降、海水入侵、地下水污染等。鑒于我國(guó)水文數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展較慢．而國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家已取得了一系列的成果。美國(guó)、俄羅斯、歐盟、澳大利亞等國(guó)家和地區(qū)的水文數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)現(xiàn)狀及相應(yīng)的產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展到相當(dāng)?shù)碾A段，通過(guò)整理和分析得出結(jié)論，這些國(guó)家和地區(qū)已制定了共享數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，并完善、整合數(shù)據(jù)庫(kù)中已存儲(chǔ)的水文數(shù)據(jù)，提供了高效的水文水資源信息服務(wù)平臺(tái)，從而為我國(guó)水文數(shù)據(jù)共享和水文數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)提供寶貴資料，促進(jìn)水文信息化的發(fā)展。1.4研究的主要內(nèi)容不同空間區(qū)域DEM數(shù)據(jù)的獲取與預(yù)處理：主要包括DEM數(shù)據(jù)的來(lái)源獲取，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式，投影坐標(biāo)，分辨率等前期工作1、基于DEM的溝谷網(wǎng)絡(luò)空間信息提取主要指基于DEM提取溝谷網(wǎng)絡(luò)的方法與基本步驟，主要包括：水流方向提取、洼地計(jì)算、洼地深度計(jì)算、洼地填充、匯流累計(jì)量的計(jì)算，計(jì)算溝谷長(zhǎng)度，溝谷的生成和提取，溝谷分級(jí)的生成。2、不同空間區(qū)域的溝谷網(wǎng)絡(luò)特征分析基于獲取的溝谷網(wǎng)絡(luò)特征參數(shù)，運(yùn)用空間統(tǒng)計(jì)的方法研究溝谷網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征；同時(shí)，對(duì)于不同地貌區(qū)的溝谷進(jìn)行深入的分析與探討。從而得出最終結(jié)果，然后進(jìn)行分析工作，最終得出結(jié)論。1.5研究采取的主要方法及路線1.5.1研究方法1、GIS的空間分析空間分析是對(duì)分析空間數(shù)據(jù)有關(guān)技術(shù)的統(tǒng)稱(chēng)。根據(jù)作用的數(shù)據(jù)性質(zhì)不同，可以分為：1.基于空間圖形數(shù)據(jù)的分析運(yùn)算；2?；诜强臻g屬性的數(shù)據(jù)運(yùn)算；3.空間和非空間數(shù)據(jù)的聯(lián)合運(yùn)算。空間分析賴(lài)以進(jìn)行的基礎(chǔ)是地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)，其運(yùn)用的手段包括各種幾何的邏輯運(yùn)算、數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，代數(shù)運(yùn)算等數(shù)學(xué)手段，最終的目的是解決人們所涉及到地理空間的實(shí)際問(wèn)題，提取和傳輸?shù)乩砜臻g信息，特別是隱含信息，以輔助決策。GIS水文分析方法Gis水文分析方法使用DEM數(shù)據(jù)派生其他水文特征：提取河流網(wǎng)絡(luò)，自動(dòng)劃分流域，這是描述某一地區(qū)水文特征的重要因素。水文分析是DEM數(shù)據(jù)應(yīng)用的一個(gè)重要方面。利用DEM生成的集水流域和水流網(wǎng)絡(luò)，成為大多數(shù)地表水文分析模型的主要輸入數(shù)據(jù)。表面水文分析模型研究與地表水流有關(guān)的各種自然現(xiàn)象例如洪水水位及泛濫情況，劃定受污染源影響的地區(qū)，預(yù)測(cè)當(dāng)某一地區(qū)的地貌改變時(shí)對(duì)整個(gè)地區(qū)將造成的影響等?？臻g統(tǒng)計(jì)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法數(shù)學(xué)的一門(mén)分支學(xué)科。它以概率論為基礎(chǔ)運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、研究導(dǎo)出其概念規(guī)律性(即統(tǒng)計(jì)規(guī)律)。它主要研究隨機(jī)現(xiàn)象中局部(字樣)與整體(母體)之間。以及各有關(guān)因素之間相互聯(lián)系的規(guī)律性。它主要是利用樣本的平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、標(biāo)準(zhǔn)誤、變異系數(shù)率、均方、檢驗(yàn)推斷、相關(guān)、回歸、聚類(lèi)分析、判別分析、主成分分析、正交試驗(yàn)、模糊數(shù)學(xué)和灰色系統(tǒng)理論等有關(guān)統(tǒng)計(jì)量的計(jì)算來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)所取得的數(shù)據(jù)和測(cè)量、調(diào)查所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行有關(guān)分6f研究得到所需結(jié)果的一種科學(xué)方法。它要求具有隨機(jī)性，而且數(shù)據(jù)必須真實(shí)可靠，這是進(jìn)行定量分析的基礎(chǔ)。這種方法不可借助計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行，亦更能達(dá)到快速、準(zhǔn)確和實(shí)施大量計(jì)算的目的。1.5.2技術(shù)路線獲取原始DEM數(shù)據(jù)獲取原始DEM數(shù)據(jù)溝谷方向匯流累計(jì)量的提取數(shù)據(jù)的預(yù)處理溝谷網(wǎng)絡(luò)提取溝谷分級(jí)統(tǒng)計(jì)分級(jí)溝谷網(wǎng)絡(luò)屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法找數(shù)據(jù)之間的關(guān)系分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論輸出結(jié)果圖1-1技術(shù)路線圖

2研究基礎(chǔ)2.1溝谷網(wǎng)絡(luò)分級(jí)及相關(guān)知識(shí)2.1.1溝谷網(wǎng)絡(luò)分級(jí)溝谷網(wǎng)絡(luò)分級(jí)是對(duì)一個(gè)線性的溝谷網(wǎng)絡(luò)以數(shù)字標(biāo)識(shí)的形式劃分級(jí)別。在地貌學(xué)中，對(duì)溝谷的分級(jí)是根據(jù)溝谷的流量、形態(tài)等因素進(jìn)行。不同級(jí)別的溝谷所代表的匯流累積量不同，級(jí)別越高，匯流累積量越大，一般是主流，而那些級(jí)別較低的溝谷網(wǎng)絡(luò)則是支流。這對(duì)于研究水流的運(yùn)動(dòng)、匯流模式，及水土保持等具有重要的意義。2.1.2溝谷分級(jí)的具體分類(lèi)方法Strahler分級(jí)是指劃分水系支流規(guī)模大小和相互關(guān)系的等級(jí)。在1：5萬(wàn)地形圖或航空照片上可以辨認(rèn)出的最小水系（大于1厘米）稱(chēng)為一級(jí)水系（1storderstream），兩條以上一級(jí)水系或一級(jí)水系與二級(jí)水系匯合后構(gòu)成的水系稱(chēng)為二級(jí)水系（2ndorderstream）。這兩級(jí)水系通常接近分水嶺。兩條二級(jí)水系或二級(jí)水系與三級(jí)水系匯合后構(gòu)成的水系稱(chēng)為三級(jí)水系（3rdorderstream）。這種命名方法使不同圖幅上同一級(jí)別的水系可以互相比較，不會(huì)發(fā)生水系級(jí)別劃分上的錯(cuò)誤。Shreve分級(jí)的第1級(jí)河網(wǎng)的定義與Strahler分級(jí)是相同的，所不同的是以后的分級(jí)，兩條1級(jí)河網(wǎng)弧段匯流而成的河網(wǎng)弧段為2級(jí)河網(wǎng)弧段，那么對(duì)于以后更高級(jí)別的河網(wǎng)弧段，其級(jí)別的定義是由其匯入河網(wǎng)弧段的級(jí)別之和，當(dāng)一條3級(jí)河網(wǎng)弧段和一條4級(jí)河網(wǎng)弧段匯流而成的新的河網(wǎng)弧段的級(jí)別為7，這種河網(wǎng)分級(jí)到最后出水口的位置時(shí)，其河網(wǎng)的級(jí)別數(shù)剛好是該河網(wǎng)中所有的1級(jí)河網(wǎng)弧段的個(gè)數(shù)[3]。圖2-1strahler分級(jí)和shreve分級(jí)示意圖2.2實(shí)驗(yàn)區(qū)域及數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介2.2.1實(shí)驗(yàn)區(qū)介紹實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取的是全國(guó)范圍內(nèi)的幾個(gè)重點(diǎn)區(qū)域，經(jīng)緯度起始點(diǎn)分別如表2-1所列。涉及東北地區(qū)、華北地區(qū)、華南地區(qū)幾乎包括全國(guó)范圍。表2-1實(shí)驗(yàn)研究區(qū)域地理位置信息表編號(hào)緯度精度地區(qū)1N22-N23E114-E115廣東南部2N23-N24E115-E116廣東東部3N25-N26E112-E113湖南省4N27-N28E100-E101四川云南交界5N34-N35E116-E117山東省6N35-N36E111-E112山西省7N35-N36E107-E108陜西北部8N42-N43E116-E117內(nèi)蒙古北部2.2.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介試驗(yàn)所用數(shù)據(jù)為AsterDEM數(shù)據(jù)，柵格數(shù)據(jù)柵格數(shù)為3601*3601，數(shù)據(jù)格式為Grid，所采用的投影坐標(biāo)是西安80坐標(biāo)系，數(shù)據(jù)空間分辨率大小為30米。2.3軟件簡(jiǎn)介2.3.1ArcGISArcGIS產(chǎn)品線為用戶(hù)提供一個(gè)可伸縮的，全面的GIS平臺(tái)。ArcObjects包含了大量的可編程組件，從細(xì)粒度的對(duì)象（例如，單個(gè)的幾何對(duì)象）到粗粒度的對(duì)象（例如與現(xiàn)有ArcMap文檔交互的地圖對(duì)象）涉及面極廣，這些對(duì)象為開(kāi)發(fā)者集成了全面的GIS功能。每一個(gè)使用ArcObjects建成的ArcGIS產(chǎn)品都為開(kāi)發(fā)者提供了一個(gè)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的容器，包括桌面GIS（ArcGISDesktop），嵌入式GIS（ArcGISEngine）以及服務(wù)端GIS（ArcGISServer）。主要進(jìn)行DEM數(shù)據(jù)的獲取和格式轉(zhuǎn)換。軟件的作用：在本文中主要應(yīng)用了ArcGis的水文分析模塊。應(yīng)用水文分析模塊對(duì)所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行水流方向，匯流累積量，河網(wǎng)以及流域的數(shù)據(jù)的提取，并且運(yùn)用ArcGis中的柵格計(jì)算器模塊進(jìn)行計(jì)算分析。2.3.2ENVIENVI——完整的遙感圖像處理平臺(tái)ENVI(TheEnvironmentforVisualizingImages)是美國(guó)ExelisVisualInformationSolutions公司的旗艦產(chǎn)品。它是由遙感領(lǐng)域的科學(xué)家采用交互式數(shù)據(jù)語(yǔ)言IDL(InteractiveDataLanguage)開(kāi)發(fā)的一套功能強(qiáng)大的遙感圖像處理。它是快速、便捷、準(zhǔn)確地從影像中提取信息的首屈一指的軟件解決方案。今天，眾多的影像分析師和科學(xué)家選擇ENVI來(lái)從遙感影像中提取信息。ENVI已經(jīng)廣泛應(yīng)用于科研、環(huán)境保護(hù)、氣象、石油礦產(chǎn)勘探、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、醫(yī)學(xué)、國(guó)防&安全、地球科學(xué)、公用設(shè)施管理、遙感工程、水利、海洋、測(cè)繪勘察和城市與區(qū)域規(guī)劃等領(lǐng)域。軟件的作用：在本文中主要運(yùn)用ENVI軟件進(jìn)行原始數(shù)據(jù)投影坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，由于原始數(shù)據(jù)的投影坐標(biāo)是WGS-84，與我們數(shù)據(jù)處理所要求的投影坐標(biāo)并不一致，所以需要進(jìn)行投影坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。而ArcGis軟件并不能很好的完成這一目標(biāo)，所以用ENVI軟件進(jìn)行這一項(xiàng)目。2.3.2EXCEL軟件MicrosoftExcel是微軟公司的辦公軟件Microsoftoffice的組件之一，是由Microsoft為Windows和AppleMacintosh操作系統(tǒng)的電腦而編寫(xiě)和運(yùn)行的一款試算表軟件。Excel是微軟辦公套裝軟件的一個(gè)重要的組成部分，它可以進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的處理、統(tǒng)計(jì)分析和輔助決策操作，廣泛地應(yīng)用于管理、統(tǒng)計(jì)財(cái)經(jīng)、金融等眾多領(lǐng)域。Excel中大量的公式函數(shù)可以應(yīng)用選擇，使用MicrosoftExcel可以執(zhí)行計(jì)算，分析信息并管理電子表格或網(wǎng)頁(yè)中的數(shù)據(jù)信息列表與數(shù)據(jù)資料圖表制作，可以實(shí)現(xiàn)許多方便的功能，帶給使用者方便。與其配套組合的有：Word、PowerPoint、Access、InfoPath及Outlook,Publisher現(xiàn)在Excel2013、2010[1]、2007和老一點(diǎn)的Excel2003較為多見(jiàn)，Excel2002版本用的不是很多。比Excel2000老的版本很少見(jiàn)了。最新的版本增添了許多功能。使Excel功能更為強(qiáng)大。Excel2003支持VBA編程，VBA是VisualBasicForApplication的簡(jiǎn)寫(xiě)形式。VBA的使用可以達(dá)成執(zhí)行特定功能或是重復(fù)性高的操作。軟件的作用：由于本論文的后期需要運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行大批量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析工作，而這一方面就要用Excel軟件進(jìn)行。包括數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，分析，函數(shù)的運(yùn)算，折線圖趨勢(shì)圖的繪制等。

3基于DEM的溝谷網(wǎng)絡(luò)空間信息提取要實(shí)現(xiàn)溝谷網(wǎng)絡(luò)的提取分析需要先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行河網(wǎng)的分析提取等前期工作，然后進(jìn)行strahler分級(jí)和shreve分級(jí)，最后進(jìn)行分析。3.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的預(yù)處理3.1.1實(shí)驗(yàn)區(qū)數(shù)據(jù)的獲取本研究課題所需要的數(shù)據(jù)為DEM數(shù)字高程數(shù)據(jù)，主要來(lái)源為網(wǎng)上獲?、?lài)?guó)外網(wǎng)站來(lái)源有2009NASA發(fā)布的最新AeterDEM數(shù)據(jù)采樣精度達(dá)到30m分辨率/wistbin/api/ims.cgi?mode=MAINSRCH&JS=1②國(guó)內(nèi)網(wǎng)站來(lái)源為用戶(hù)已經(jīng)整理好的國(guó)內(nèi)AsterDEM數(shù)據(jù)/?cid=6951EF63E0606481&id=6951EF63E0606481%21121下載的DEM數(shù)據(jù)是tiff格式坐標(biāo)系為WGS84分辨率20~30米不等16Bite3601*3601，一共下載了8組數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)基本信息表2.1內(nèi)容所列。3.1.2坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換本研究進(jìn)行轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系是在ENVI中進(jìn)行的，轉(zhuǎn)換的內(nèi)容是WGS84坐標(biāo)系轉(zhuǎn)成西安80坐標(biāo)系，具體操作步驟如下：1、添加橢球體語(yǔ)法為<橢球體名稱(chēng)>,<長(zhǎng)半軸>,<短半軸>。這里將“Krasovsky，6378245.0，6356863.0”和“IAG-75，6378140.0，6356755.3”加入ellipse.txt末端。注：ellipse.txt文件中已經(jīng)有了克拉索夫斯基橢球，由于翻譯原因，這里的英文名稱(chēng)是Krassovsky，為了讓其他軟件平臺(tái)識(shí)別，這里新建一個(gè)Krasovsky橢球體。第二步、添加基準(zhǔn)面語(yǔ)法為<基準(zhǔn)面名稱(chēng)>,<橢球體名稱(chēng)>,<平移三參數(shù)>。這里將“D_BEIJING_1954,Krasovsky,-12,-113,-41”和“D_Xian_1980,IAG-75,0,0,0”加入datum.txt末端。第三步、定義坐標(biāo)在ENVI任何用到投影坐標(biāo)的功能模塊中都可以新建坐標(biāo)系(在任何地圖投影選擇對(duì)話框中，點(diǎn)擊“New”按鈕。)，這里我們選擇Map->CustomizeMapProjection，添加一個(gè)20度帶（6度）的坐標(biāo)，添加的參數(shù)如下圖所示。圖3-1定義坐標(biāo)緯度帶選擇Projection->AddNewProjection,將投影添加到ENVI所用的投影列表中。選擇File>SaveProjections，存儲(chǔ)新的或更改過(guò)的投影信息。這樣一個(gè)新的投影坐標(biāo)就新建完成。打開(kāi)map_proj.txt，可以看到新建的坐標(biāo)信息已經(jīng)自動(dòng)加入。第四步使用坐標(biāo)系利用自定義坐標(biāo)系將一副WGS84坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為西安80坐標(biāo)系。由于數(shù)據(jù)的投影信息不是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或者說(shuō)其參數(shù)名稱(chēng)不是標(biāo)準(zhǔn)的，所以在ENVI中有可能不能讀取數(shù)據(jù)的投影信息，這個(gè)時(shí)候就需要重新設(shè)定投影信息。打開(kāi)數(shù)據(jù)文件，在AvailableBandsList中選擇文件，點(diǎn)擊右鍵打開(kāi)HeaderInfo，在EditAttributes中選擇MapInfo。選擇ChangeProjection，將前面定義好的WGS84坐標(biāo)選上。這樣在影像的mapinfo里面就可以看到投影信息了。選擇Map->ConvertMapProjecton,進(jìn)行西安80的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。打開(kāi)轉(zhuǎn)換后的結(jié)果，可以看到MapInfo中投影信息已經(jīng)更新，起始點(diǎn)的坐標(biāo)也不一樣，有幾米的差別，這也符合WGS84和西安80存在百米范圍內(nèi)的系統(tǒng)誤差。3.1.3格式轉(zhuǎn)換——TIFF轉(zhuǎn)換GRID格式由于應(yīng)用要求需要GRID格式文件，而下載的文件格式為T(mén)iff格式，所以需要進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，這在ArcGIS中就可以實(shí)現(xiàn)，方法很簡(jiǎn)單：打開(kāi)所需要轉(zhuǎn)換的文件，單擊右鍵菜單中的Data選下拉菜單中的ExportData，彈出對(duì)話框ExportRasterData，然后在Location中選擇一個(gè)保存位置，F(xiàn)ormat中選擇Grid，就可以實(shí)現(xiàn)Tiff到Grid的轉(zhuǎn)換。3.2水流方向提取水流方向是指水流離開(kāi)每一個(gè)柵格單元時(shí)的指向。在ArcGIS中通過(guò)將中心柵格的8個(gè)鄰域柵格編碼，水流方向便可以其中的某一值來(lái)確定，柵格方向編碼如下表所示。3264128162842圖3-2水流方向的柵格編碼例如：如果中心柵格的水流流向左邊，則其水流方向被賦值為16。輸出的方向值以2的冪值指定是因?yàn)榇嬖跂鸥袼鞣较虿荒艽_定的情況，此時(shí)須將數(shù)個(gè)方向值相加，這樣在后續(xù)處理中從相加結(jié)果便可以確定相加時(shí)中心柵格的鄰域柵格狀況。水流的流向是通過(guò)計(jì)算中心柵格與鄰域柵格的最大距離權(quán)落差來(lái)確定。距離權(quán)落差是指中心柵格與鄰域柵格的高程差除以?xún)蓶鸥耖g的距離，柵格間的距離與方向有關(guān)，如果鄰域柵格對(duì)中心柵格的方向值為2、8、32、128，則柵格間的距離為2的開(kāi)平方根，否則距離為1。ArcGIS中的水流方向是利用D8算法，也就是最大距離權(quán)落差（最大坡降法）來(lái)計(jì)算水流方向的。具體計(jì)算步驟如下：1.在ArcMap中用左鍵單擊ArcToolbox圖標(biāo)，啟動(dòng)ArcToolbox。2.打開(kāi)水文分析模塊。啟動(dòng)ArcToolbox，展開(kāi)AnalysisTools工具箱，打開(kāi)hydrology工具集。3.雙擊FlowDirection工具，打開(kāi)如圖所示水流方向（FlowDirection）計(jì)算對(duì)話框。（1）Inputsurfacedata文本框中選擇輸入數(shù)據(jù)dem。（2）Outputflowdirectionraster文本框中命名計(jì)算出來(lái)的水流方向文件名為flowdir，并選擇保存路徑。（3）在Forcealledgecellstoflowoutward(Optional)前的復(fù)選框前打鉤，所有在DEM數(shù)據(jù)邊緣的柵格的水流方向全部是流出DEM數(shù)據(jù)區(qū)域。默認(rèn)為不選擇。這一步為可選步驟。（4）dropraster輸出。dropraster是該柵格在其水流方向上與其臨近的柵格之間的高程差與距離的比值，以百分比的形式記錄。它反映了在整個(gè)區(qū)域中最大坡降的分布情況。這一步為可選步驟。（5）單擊OK，進(jìn)行水流方向計(jì)算過(guò)程。（6）計(jì)算完成后，計(jì)算出的水流方向數(shù)據(jù)如下圖所示。圖3-3計(jì)算出來(lái)的水流方向圖3.3無(wú)洼地DEM生成3.3.1計(jì)算水流方向同3.1步驟一樣計(jì)算出所有8個(gè)區(qū)域的水流方向3.3.2洼地計(jì)算洼地區(qū)域是水流方向不合理的地方，可以通過(guò)水流方向來(lái)判斷那些地方是洼地，然后再對(duì)洼地進(jìn)行填充。有一點(diǎn)必須清楚的是，并不是所有的洼地區(qū)域都是由于數(shù)據(jù)的誤差造成的，有很多洼地區(qū)域也是地表形態(tài)的真實(shí)反映，因此，在進(jìn)行洼地填充之前，必須計(jì)算洼地深度，判斷哪些地區(qū)是由于數(shù)據(jù)誤差造成的洼地而哪些地區(qū)又是真實(shí)的地表形態(tài)，然后在進(jìn)行洼地填充的過(guò)程中，設(shè)置合理的填充閾值。（1）雙擊hydrology工具集中的Sink工具，彈出洼地計(jì)算對(duì)話框。（2）在Inputflowdirectionraster文本框中，選擇水流方向數(shù)據(jù)flowdir。（3）在Outputraster文本框中，選擇存放的路徑以及重新命名輸出文件為sink。（4）單擊OK進(jìn)行洼地計(jì)算。結(jié)果如下圖所示，深色的區(qū)域是洼地。圖3-4計(jì)算出來(lái)的洼地區(qū)域3.3.3洼地深度計(jì)算（1）雙擊hydrology工具集中的watershed工具，彈出流域計(jì)算對(duì)話框，用來(lái)計(jì)算洼地的貢獻(xiàn)區(qū)域。（2）在Inputflowdirectionraster文本框中選擇水流方向數(shù)據(jù)flowdir，在Inputrasterorfeaturepourpoint文本框中輸入洼地?cái)?shù)據(jù)sink，在pourpointfield文本框中選擇value。（3）在Outputraster文本框中設(shè)置輸出數(shù)據(jù)的名稱(chēng)為watershsink。（4）單擊OK，進(jìn)行洼地貢獻(xiàn)區(qū)域的計(jì)算。顯示結(jié)果如圖所示。圖3-5計(jì)算出來(lái)的洼地貢獻(xiàn)區(qū)域（5）計(jì)算每個(gè)洼地所形成的貢獻(xiàn)區(qū)域的最低高程。雙擊spatialanalysistools工具箱中zonal工具集下的zonalstatistic工具。1）在Inputrasterorfeaturezonaldata文本框中選擇洼地貢獻(xiàn)區(qū)域數(shù)據(jù)watershsink；2）在Inputvalueraster文本框中輸入希望進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)層，現(xiàn)在需要統(tǒng)計(jì)洼地貢獻(xiàn)區(qū)域的最低高程，選dem作為valueraster。3）在Outputraster文本框中將輸出數(shù)據(jù)文件命名為zonalmin，存放路徑保持不變。4）統(tǒng)計(jì)類(lèi)型選擇。在統(tǒng)計(jì)類(lèi)型選擇的下拉菜單中有軟件所提供的一些統(tǒng)計(jì)類(lèi)型：分別是在分帶區(qū)域中統(tǒng)計(jì)的每一個(gè)分帶的平均值（mean）、最大值（maximum）、最小值（minimum）、分帶中的屬性值的變化值（rang）、標(biāo)準(zhǔn)差（std）以及總和（sum）。這里選擇最小值作為統(tǒng)計(jì)類(lèi)型。以上設(shè)置完畢之后，單擊OK，完成計(jì)算。計(jì)算每個(gè)洼地貢獻(xiàn)區(qū)域出口的最低高程即洼地出水口高程。雙擊spatialanalysistools工具箱中zonal工具集下的zonalfill工具，彈出如圖9所示的分區(qū)統(tǒng)計(jì)對(duì)話框。在Inputzoneraster文本框中選擇watershsink，在Inputweightraster文本框中選擇dem，在Outputraster文本框中將輸出數(shù)據(jù)文件名改為zonalmax，然后單擊OK，進(jìn)行運(yùn)算。（7）計(jì)算洼地深度。加載SpatialAnalyst模塊，點(diǎn)擊SpatialAnalyst模塊的下拉箭頭，點(diǎn)擊rastercalculator菜單工具，在文本框里面輸入sinkdep=([zonalmax]-[zonalmin])，然后點(diǎn)擊evaluate進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)過(guò)以上七步的運(yùn)算，就可得到所有洼地貢獻(xiàn)區(qū)域的洼地深度。通過(guò)對(duì)研究區(qū)地形的分析，可以確定出哪些是由數(shù)據(jù)誤差而產(chǎn)生的洼地，哪些洼地區(qū)域又是真實(shí)的反映地表形態(tài)，從而根據(jù)洼地深度來(lái)設(shè)置合理的填充閾值，使得生成的無(wú)洼地DEM更準(zhǔn)確的反映地表形態(tài)。3.3.4洼地填充洼地填充是無(wú)洼地DEM生成的最后一個(gè)步驟。在通過(guò)洼地計(jì)算之后，知道了原始的DEM上是否存在著洼地，如果沒(méi)有存在著洼地，那么原始DEM數(shù)據(jù)就直接可以用來(lái)進(jìn)行以后的河網(wǎng)的生成、流域的分割等。而洼地深度的計(jì)算又為在填充洼地時(shí)設(shè)置填充閾值提供了很好的參考。1.雙擊hydrology工具集中的fill工具。2.在Inputsurfaceraster文本框中，選擇需要進(jìn)行洼地填充的原始DEM數(shù)據(jù)。3.在Outputsurfaceraster文本框中設(shè)置輸出文件名為filldem。4.Zlimit——填充閾值，當(dāng)設(shè)置一個(gè)數(shù)值之后，在洼地填充過(guò)程中，那些洼地深度大于閾值的地方將作為真實(shí)地形保留，不予填充；系統(tǒng)默認(rèn)情況是不設(shè)閾值，也就是所有的洼地區(qū)域都將被填平。5.單擊OK，進(jìn)行洼地填平計(jì)算，計(jì)算后的無(wú)洼地DEM。圖3-6填充后的無(wú)洼地DEM洼地填充的過(guò)程是一個(gè)反復(fù)的過(guò)程。當(dāng)一個(gè)洼地區(qū)域被填平之后，這個(gè)區(qū)域與附近區(qū)域再進(jìn)行洼地計(jì)算，可能有會(huì)形成新的洼地，所以呢，洼地填充是一個(gè)不斷反復(fù)的過(guò)程，直到最后所有的洼地都被填平，新的洼地不再產(chǎn)生為止。因此,當(dāng)數(shù)據(jù)量很大時(shí)，這個(gè)過(guò)程會(huì)持續(xù)一段時(shí)間。3.4匯流累計(jì)量與溝谷的計(jì)算3.4.1匯流累計(jì)量的計(jì)算在地表徑流模擬過(guò)程中，匯流累積量是基于水流方向數(shù)據(jù)計(jì)算而來(lái)的。對(duì)每一個(gè)柵格來(lái)說(shuō)，其匯流累積量的大小代表著其上游有多少個(gè)柵格的水流方向最終匯流經(jīng)過(guò)該柵格，匯流累積的數(shù)值越大，該區(qū)域越易形成地表徑流。由水流方向數(shù)據(jù)到匯流累積量計(jì)算的過(guò)程如圖所示。圖3-7水流方向數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成匯流累積量的原理1.基于無(wú)洼地DEM的水流方向的計(jì)算。計(jì)算過(guò)程同水流方向的計(jì)算一樣，使用的DEM數(shù)據(jù)是無(wú)洼地DEM。將生成的水流方向文件命名為fdirfill。2.匯流累積量的計(jì)算。在得到水流方向之后，可以利用水流方向數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算匯流累積量。雙擊hydrology工具集中的的fillaccumulation工具，打開(kāi)匯流累積量計(jì)算對(duì)話框。（1）在Inputflowdirectionraster文本框中，選擇由無(wú)洼地DEM生成的水流方向柵格數(shù)據(jù)fdirfill。（2）在Outputaccumulationraster文本框中，將數(shù)據(jù)文件名修改為flowacc。（3）在Inputweightraster文本框中輸入配權(quán)數(shù)據(jù)，配權(quán)數(shù)據(jù)一般是表示降水、土壤以及植被等對(duì)徑流影響的因素分布不平衡而形成的，更能詳細(xì)模擬該區(qū)域的地表特征。如果無(wú)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)默認(rèn)為所有的柵格配以相同的權(quán)值1，那么計(jì)算出來(lái)的匯流累積量的數(shù)值就代表著該柵格位置流入的柵格數(shù)的多少。（4）點(diǎn)擊OK，完成計(jì)算。結(jié)果見(jiàn)圖所示。圖3-8計(jì)算出來(lái)的匯流累積量顯示圖3.4.2溝谷網(wǎng)絡(luò)的生成和提取基于DEM的水文分析，其中一個(gè)目的就是以DEM數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)一些計(jì)算和處理而得到地表的水流網(wǎng)絡(luò)。目前常用的溝谷提取方法是采用地表徑流漫流模型計(jì)算：首先是在無(wú)洼地DEM上利用最大坡降的方法得到每一個(gè)柵格的水流方向；然后利用水流方向柵格數(shù)據(jù)計(jì)算出每一個(gè)柵格在水流方向上累積的柵格數(shù)，即匯流累積量，所得到的匯流累積量則代表在一個(gè)柵格位置上有多少個(gè)柵格的水流方向流經(jīng)該柵格；假設(shè)每一個(gè)柵格處攜帶一份水流，那么柵格的匯流累積量則代表著該柵格的水流量?；谏鲜鏊枷耄?dāng)匯流量達(dá)到一定值的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生地表水流，那么所有那些匯流量大于那個(gè)臨界數(shù)值的柵格就是潛在的水流路徑，由這些水流路徑構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，就是溝谷網(wǎng)絡(luò)。1.溝谷網(wǎng)絡(luò)的生成是基于匯流累積矩陣的，首先應(yīng)該計(jì)算出研究區(qū)域的匯流累積矩陣。2.設(shè)定閾值。閾值的設(shè)定在河網(wǎng)的提取過(guò)程是很重要的，并且直接影響到溝谷網(wǎng)絡(luò)的提取結(jié)果。閾值的設(shè)定應(yīng)遵循科學(xué)、合理的原則。首先應(yīng)該考慮到研究的對(duì)象，研究對(duì)象中的溝谷的最小級(jí)別，不同級(jí)別的溝谷所對(duì)應(yīng)的不同的閾值；其次考慮到研究區(qū)域的狀況，不同的研究區(qū)域相同級(jí)別的溝谷需要的閾值也是不同的。所以，在設(shè)定閾值時(shí)，應(yīng)充分對(duì)研究區(qū)域和研究對(duì)象進(jìn)行分析，通過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)和利用現(xiàn)有地形圖等其它數(shù)據(jù)輔助檢驗(yàn)的方法來(lái)確定能滿足研究需要并且符合研究區(qū)域地形地貌條件的合適的閾值。3.柵格形式的溝谷的形成。柵格溝谷網(wǎng)絡(luò)的生成是利用mapalgebra工具集中的multimapoutput工具中的con命令或者setnull命令計(jì)算的，他們都是基于柵格進(jìn)行有條件的查詢(xún)并將查詢(xún)結(jié)果賦予新的柵格數(shù)據(jù)中。計(jì)算的思想是利用所設(shè)定的閾值進(jìn)行整區(qū)域的分析并生成一個(gè)新的柵格圖層，在生成柵格數(shù)據(jù)中將那些匯流量大于設(shè)定閾值的柵格的屬性值設(shè)定為1，而小于或等于設(shè)定閾值的柵格的屬性值設(shè)定為無(wú)數(shù)據(jù)。柵格河網(wǎng)的生成是利用設(shè)定一個(gè)河網(wǎng)生成閾值，也可以利用ArcMap中的SpatialAnalysis分析模塊下的RasterCalculator來(lái)計(jì)算出所有大于設(shè)定閾值的柵格，這些柵格就是溝谷網(wǎng)絡(luò)的潛在位置。將計(jì)算出來(lái)的柵格溝谷網(wǎng)絡(luò)命名為streamnet。4.柵格溝谷網(wǎng)絡(luò)矢量化。在hydrology工具集中提供了將上一步生成的柵格溝谷網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行矢量化的工具streamtofeature，通過(guò)streamtofeature就可以得到矢量形式的溝谷網(wǎng)絡(luò)圖。柵格數(shù)據(jù)的矢量化時(shí)，選擇的是最短的路線繪制成線。雙擊hydrology工具集中的streamtofeature工具。在Inputstreamraster文本框中，選擇streamnet；在Inputflowdirectionraster文本框中，輸入由無(wú)洼地計(jì)算出來(lái)的水流方向數(shù)局fdirfill；在Outputpolylinefeatures文本框中將輸出的數(shù)據(jù)命名為streamfea。生成的矢量數(shù)據(jù)如圖所示。圖3-9生成的矢量河網(wǎng)顯示圖3.4.3溝谷網(wǎng)絡(luò)分級(jí)的生成溝谷網(wǎng)絡(luò)分級(jí)是對(duì)一個(gè)線性的河流網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分級(jí)別的數(shù)字標(biāo)識(shí)。在地貌學(xué)中，對(duì)溝谷網(wǎng)絡(luò)的分級(jí)是根據(jù)河流的流量、形態(tài)等因素進(jìn)行河流的分級(jí)。而基于DEM提取的河網(wǎng)的分支具有一定的水文意義。利用地表徑流模擬的思想，不同的級(jí)別的溝谷網(wǎng)絡(luò)首先是它們所代表的匯流累積量也不同，級(jí)別越高的溝谷網(wǎng)絡(luò)，其匯流累積量也越大，那么在水文研究中，這些溝谷網(wǎng)絡(luò)往往是主流，而那些級(jí)別較低的溝谷網(wǎng)絡(luò)則是支流。溝谷網(wǎng)絡(luò)的分級(jí)同樣可以研究水流的運(yùn)動(dòng)、匯流模式，對(duì)于水土保持等也具有重要的意義。在ArcGIS的水文分析中，提供兩種常用的溝谷網(wǎng)絡(luò)分級(jí)方法：Strahler分級(jí)和Shreve分級(jí)。如下圖所示，對(duì)于Strahler分級(jí)來(lái)說(shuō)，它是將所有河網(wǎng)弧段中沒(méi)有支流河網(wǎng)弧段分為第1級(jí)，兩個(gè)1級(jí)河網(wǎng)弧段匯流成的河網(wǎng)弧段為第2級(jí)，如此下去分別為第3級(jí)，第4級(jí)，一直到河網(wǎng)出水口。在這種分級(jí)中，當(dāng)且僅當(dāng)同級(jí)別的兩條河網(wǎng)弧段匯流成一條河網(wǎng)弧段時(shí)，該弧段級(jí)別才會(huì)增加，對(duì)于那些低級(jí)弧段匯入高級(jí)弧段的情況，高級(jí)弧段的級(jí)別不會(huì)改變，這也是比較常用的一種河網(wǎng)分級(jí)方法。對(duì)于Shreve分級(jí)而言，其第1級(jí)河網(wǎng)的定義與Strahler分級(jí)是相同的，所不同的是以后的分級(jí)，兩條1級(jí)河網(wǎng)弧段匯流而成的河網(wǎng)弧段為2級(jí)河網(wǎng)弧段，那么對(duì)于以后更高級(jí)別的河網(wǎng)弧段，其級(jí)別的定義是由其匯入河網(wǎng)弧段的級(jí)別之和，如圖所示，當(dāng)一條3級(jí)河網(wǎng)弧段和一條4級(jí)河網(wǎng)弧段匯流而成的新的河網(wǎng)弧段的級(jí)別就是7，那么這種河網(wǎng)分級(jí)到最后出水口的位置時(shí)，其河網(wǎng)的級(jí)別數(shù)剛好是該河網(wǎng)中所有的1級(jí)河網(wǎng)弧段的個(gè)數(shù)。在ArcGIS中對(duì)溝谷網(wǎng)絡(luò)分級(jí)的步驟如下：1.同Streamlink的計(jì)算一樣，streamorder的計(jì)算也是基于水流方向數(shù)據(jù)和柵格河網(wǎng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，首先在ArcMap里將水流方向數(shù)據(jù)fdirfill和柵格河網(wǎng)數(shù)據(jù)streamras打開(kāi)。2.雙擊hydrology工具集中的streamorder工具，彈出streamorder計(jì)算的對(duì)話框。在Inputstreamraster文本框中選擇streamnet，在Inputflowdirectionraster文本框中選擇fdirfill。分別用Strahler分級(jí)和Shreve分級(jí)對(duì)河網(wǎng)進(jìn)行分級(jí)，改輸出數(shù)據(jù)名稱(chēng)分別設(shè)為Streamostr和Streamoshr，單擊OK完成。對(duì)于streamlink和streamorder計(jì)算出的柵格數(shù)據(jù)同樣可以利用hydrology工具集中的streamtofeature工具將其轉(zhuǎn)化成矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的研究和分析。

4不同空間區(qū)域的溝谷網(wǎng)絡(luò)特征分析4.1基于分級(jí)溝谷網(wǎng)絡(luò)提取基本信息數(shù)據(jù)4.1.1收集分級(jí)與數(shù)目，匯流累積量三者的數(shù)據(jù)對(duì)所有地區(qū)的的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行strahler和shreve兩種分級(jí)后就進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集過(guò)程了，一共8個(gè)區(qū)域的DEM數(shù)據(jù)分別統(tǒng)計(jì)溝谷網(wǎng)絡(luò)分級(jí)后一個(gè)有多少個(gè)級(jí)別，每個(gè)級(jí)別的溝谷數(shù)目是多少，以及內(nèi)個(gè)級(jí)別的平均匯流累計(jì)量是多少然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。尋找溝谷分級(jí)與數(shù)目和匯流累積量?jī)烧咧g的函數(shù)關(guān)系。每種分級(jí)的溝谷的數(shù)目需要選取每一級(jí)別然后從圖中再找出來(lái)。表4-1Strahler分級(jí)中各個(gè)等級(jí)和溝谷網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)的數(shù)目關(guān)系分級(jí)編號(hào)8765432114956245735196386236836202118131121143154147134160327272633343430104756758104512122161每個(gè)級(jí)別溝谷的長(zhǎng)度是利用ArcGIS軟件中的統(tǒng)計(jì)圖表OpenAttitudeTable得出每個(gè)級(jí)別的河流的柵格數(shù)目，利用已知的柵格大小計(jì)算出溝谷的長(zhǎng)度。匯流累計(jì)量數(shù)據(jù)的提取的是選取一段河流，該段河流匯流量的最大之就是該段河流的匯流累積量。表4-2Strahler扥集中各個(gè)等級(jí)的平均匯流累積量分級(jí)編號(hào)876543211120201137611964120801193111762119051178325332354605563214812649878494914972348655323805024632825025419479220965920917721138917573341010305148396810650261199334203173572657593145580920953417683355251582966804045261427388534493626100431574.2結(jié)果分析4.2.1數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)1、strahler分級(jí)中等級(jí)和數(shù)目之間的關(guān)系編號(hào)8y=2473.9e-1.523x

R2=0.9957編號(hào)7y=3194e-1.606x

R2=0.9997編號(hào)6y=2151.2e-1.432x

R2=0.996編號(hào)5y=2345.8e-1.438x

R2=0.9983編號(hào)4y=3749.9e-1.634x

R2=0.9972編號(hào)3y=2599.1e-1.439x

R2=0.9999編號(hào)2y=1869.4e-1.311x

R2=0.9884編號(hào)1y=3641.1e-1.564x

R2=0.9856同時(shí)對(duì)方程左右兩邊求對(duì)數(shù)得：8：lny=ln2473.9-1.523x

7：lny=ln3194-1.606x6：lny=ln2151.2-1.432x

5：lny=ln2345.8-1.438x4：lny=ln3749.9-1.634x

3：lny=ln2599.1-1.439x2：lny=ln1869.4-1.311x

1：lny=ln3641.1-1.564x

應(yīng)用這些數(shù)據(jù)繪制折線圖如下圖4-1strahler分級(jí)等級(jí)與數(shù)目的關(guān)系首先，由于各個(gè)方程的R2值都大于0.98，證明了河網(wǎng)分級(jí)與每個(gè)等級(jí)河道數(shù)目之間強(qiáng)烈的對(duì)應(yīng)關(guān)系。將原方程全部取對(duì)數(shù)后可以發(fā)現(xiàn)LnY與X之間的線性關(guān)系強(qiáng)烈，且與區(qū)域類(lèi)型有一定的關(guān)系，在廣東省等南方代表區(qū)域，線性方程的斜率較大，而北方地區(qū)的線性方程斜率較小。2、strahler分級(jí)中等級(jí)和匯流累積量之間的關(guān)系1：y=2752.3e1.4193x

R2=0.99932：y=3213.3e1.3876x

R2=0.99513：y=2746.9e1.4367x

R2=0.9984：y=1889.1e1.6796x

R2=0.99265：y=2419.8e1.5192x

R2=0.99526：y=2182.2e1.6119x

R2=0.99857：y=2839.6e1.4758x

R2=0.99988：y=3081.6e1.4242x

R2=0.9985同時(shí)對(duì)方程左右兩邊求對(duì)數(shù)得：1：lny=ln2752.3+1.4193x

2：lny=ln3213.3+1.3876x

3：lny=ln2746.9+1.4367x

4：lny=ln1889.1+1.6796x

5：lny=ln2419.8+1.5192x

6：lny=ln2182.2+1.6119x

7：lny=ln2839.6+1.4758x

8：lny=ln3081.6+1.4242x

圖4-2strahler分級(jí)中等級(jí)和平均匯流量之間的關(guān)系首先，由于各個(gè)方程的R2值都大于0.98，證明了河網(wǎng)分級(jí)與每個(gè)等級(jí)河道的平均匯流累積量之間強(qiáng)烈的對(duì)應(yīng)關(guān)系。將原方程全部取對(duì)數(shù)后可以發(fā)現(xiàn)LnY與X之間的線性關(guān)系強(qiáng)烈，并且山東等地區(qū)的斜率較小，二南方等地區(qū)的斜率較大。3、shreve分級(jí)中等級(jí)和數(shù)目之間的關(guān)系N23E115y=1639.7x-2.594

R2=0.94N24E116y=4607.8x-3.298

R2=0.9782N26E113y=3358.1x-2.921

R2=0.9669N28E101y=4319.9x-3.082

R2=0.9496N35E117y=2873.7x-2.754

R2=0.945N36E112y=4134.5x-3.046

R2=0.9627N36E108y=3035.7x-2.966

R2=0.9543N43E117y=3417.3x-3.074

R2=0.9657表4-3shreve分級(jí)中X1X2的統(tǒng)計(jì)圖編號(hào)地區(qū)區(qū)域類(lèi)型X1X21廣東省南部山地1639.7-2.5942廣東省東部山地4607.8-3.2983湖南省南方水田3358.1-2.9214四川云南交界處山地4319.6-3.0825山東省丘陵2873.7-2.7546陜西北部黃土高原3035.7-2.9667山西省黃土高原4134.5-3.0468內(nèi)蒙古北部山區(qū)3417.3-3.0744、shreve分級(jí)中等級(jí)和匯流累積量之間的關(guān)系N23E115y=16448x-4798.4N24E116y=18269x-6438.7N26E113y=17348x-5586.1N28E101y=17702x-5771.5N35E117y=19345x-7264.7N36E112y=19833x-8457.1N36E108y=19427x-7462.7N43E117y=19241x-7221圖4-3shreve分級(jí)等級(jí)與平均匯流累積量的關(guān)系分析趨勢(shì)線圖可知，南方等多山地區(qū)的流量變化比較大，證明這些地區(qū)的溝谷地形高差變化大容易形成水流河道。而在山西等地區(qū)流量變化較小，水流變化不明顯。4.2.2結(jié)果分析通過(guò)數(shù)學(xué)回歸分析發(fā)現(xiàn)溝谷數(shù)目和匯水量值的對(duì)數(shù)值與級(jí)別之間呈現(xiàn)強(qiáng)烈的線性關(guān)系，證明了溝谷數(shù)目與等級(jí)之間的近似恒定的數(shù)量對(duì)應(yīng)關(guān)系；該數(shù)量關(guān)系在不同地貌之間具有顯著的差異，證明了溝谷形態(tài)與區(qū)域地貌之間的機(jī)理相關(guān)性；同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)shreve分級(jí)中溝谷的匯流累積量和溝谷等級(jí)之間存在明顯的線性關(guān)系，也證明了第二種分級(jí)方式中溝谷等級(jí)和匯流累積量之間近似恒定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

5結(jié)論和相關(guān)問(wèn)題分析5.1結(jié)論在論文研究中，取得的主要成果有：1、獲取了不同區(qū)域DEM數(shù)據(jù)，根據(jù)論文研究的需要，完成了DEM數(shù)據(jù)的格式、投影轉(zhuǎn)換等預(yù)處理操作；2、運(yùn)用GIS的追蹤分析、水文分析方法，完成了基于DEM的溝谷網(wǎng)絡(luò)空間數(shù)據(jù)計(jì)算，同時(shí)計(jì)算獲取了不同空間區(qū)域的水文屬性信息，包括各個(gè)地區(qū)的水流方向信息，匯流累積量信息以及各個(gè)地區(qū)的溝谷網(wǎng)絡(luò)分級(jí)提取等信息；3、基于獲取的不同空間區(qū)域的水文信息，運(yùn)用空間統(tǒng)計(jì)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，分析了不同地貌區(qū)的溝谷網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與水文特征，發(fā)現(xiàn)溝谷分級(jí)和數(shù)目之間近似恒定的關(guān)系，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了匯流累積量和溝谷等級(jí)之間的強(qiáng)烈線性關(guān)系，并且得出溝谷的分級(jí)與地域存在明顯的關(guān)聯(lián)。5.2設(shè)計(jì)過(guò)程中主要問(wèn)題及解決方案1從網(wǎng)上搜集的數(shù)據(jù)是WGS84坐標(biāo)系，分辨率是<X._Y_>0.00027777778,0.00027777778</Cellsize__X._Y_>TIFF格式的DEM數(shù)據(jù)，與我國(guó)的規(guī)范不和，所以在進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用之前需要先進(jìn)行坐標(biāo)格式以及分辨率的轉(zhuǎn)換，這其中坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換需要用到ENVI軟件，ENVI軟件坐標(biāo)系設(shè)定比較自由，所以進(jìn)行轉(zhuǎn)換比較方便。2在進(jìn)行溝谷網(wǎng)絡(luò)的提取中閾值的設(shè)定非常重要，在第一次數(shù)據(jù)采集中，設(shè)定的閾值為100000，提取的數(shù)據(jù)非常不精細(xì)，繼續(xù)進(jìn)行下去的話可能會(huì)出現(xiàn)很多的錯(cuò)誤。后來(lái)在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，先后將閾值設(shè)定為25000，10000，5000進(jìn)行試驗(yàn)，最終確定在閾值為5000的時(shí)候配準(zhǔn)比較準(zhǔn)確，提取的內(nèi)容比較精細(xì)。所以之后的河網(wǎng)生成和提取以閾值5000為準(zhǔn)。3洼地區(qū)域是水流方向不合理的地方，可以通過(guò)水流方向來(lái)判斷那些地方是洼地，然后再對(duì)洼地進(jìn)行填充。有一點(diǎn)必須清楚的是，并不是所有的洼地區(qū)域都是由于數(shù)據(jù)的誤差造成的，有很多洼地區(qū)域也是地表形態(tài)的真實(shí)反映，因此，在進(jìn)行洼地填充之前，必須計(jì)算洼地深度，判斷哪些地區(qū)是由于數(shù)據(jù)誤差造成的洼地而哪些地區(qū)又是真實(shí)的地表形態(tài)，然后在進(jìn)行洼地填充的過(guò)程中，設(shè)置合理的填充閾值。洼地填充的過(guò)程是一個(gè)反復(fù)的過(guò)程。當(dāng)一個(gè)洼地區(qū)域被填平之后，這個(gè)區(qū)域與附近區(qū)域再進(jìn)行洼地計(jì)算，可能有會(huì)形成新的洼地，所以呢，洼地填充是一個(gè)不斷反復(fù)的過(guò)程，直到最后所有的洼地都被填平，新的洼地不再產(chǎn)生為止。因此,當(dāng)數(shù)據(jù)量很大時(shí)，這個(gè)過(guò)程會(huì)持續(xù)一段時(shí)間。

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致謝值此論文即將完成之際，向所有給予我關(guān)心與幫助的朋友致以衷心的感謝。首先向在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)我諄諄教導(dǎo)的朱紅春老師致以最誠(chéng)摯的謝意！從課題選擇起，朱老師就以其極大的耐心為我指點(diǎn)迷津。開(kāi)題以來(lái)，更是在老師的幫助和教導(dǎo)下一步步的完成設(shè)計(jì)流程，共同探討設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，思索新的更加完美的設(shè)計(jì)方案。這也使得我在困難面前依然自信如初，并在前進(jìn)中尋找新的道路。朱老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，除了敬佩朱老師的專(zhuān)業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向朱老師致以最衷心的謝意和最崇高的敬意。感謝江濤系主任，在本科四年中對(duì)我的傳道授業(yè)解惑，更是以其積極的態(tài)度，淵博的學(xué)識(shí)，幽默的講解深深吸引著我在遙感這片無(wú)邊無(wú)際的天空中探索。江老師上課時(shí)的旁征博引也將我?guī)肓艘粋€(gè)廣泛的知識(shí)領(lǐng)域，而不僅僅是所學(xué)的一門(mén)課程。同時(shí)感謝江老師在本科三年級(jí)時(shí)對(duì)我的課題的指導(dǎo)，擴(kuò)展了我的知識(shí)層面。感謝我的舍友，本科四年中的相處使我得到了許多珍貴的東西。就是因?yàn)樗麄冊(cè)趯W(xué)習(xí)、生活中對(duì)我的幫助才使我能夠快樂(lè)的成長(zhǎng)，有著他們的陪伴，我在大學(xué)的路上走的悠然自得。很高興能夠與他們走過(guò)人生的一段最美好的時(shí)光。感謝李大沖同學(xué)在我進(jìn)展出現(xiàn)困難和陷入僵局時(shí)的鼓勵(lì)與幫助，讓我體會(huì)到什么叫做守得云開(kāi)見(jiàn)月明。感謝全班同學(xué)，與他們?cè)谝黄鸲冗^(guò)了快樂(lè)又難忘的四年時(shí)光。附錄附錄1：英文原文附錄2：中文譯文PAGE42附錄1：英文原文

附錄2：中文譯文結(jié)合數(shù)字高程和環(huán)境特征獲取河網(wǎng)和流域的新方法JurgenV.Vogt*,RobertoColombo,FrancescaBertolo歐共體聯(lián)合研究中心環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展協(xié)會(huì)經(jīng)由恩里科·菲米爾s/n意大利瓦雷澤2002-5-8接受2002-10-2修訂2002-10-4發(fā)表摘要數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的位置和特點(diǎn)中，河網(wǎng)和流域是影響分析水資源的重要方向和因素。GIS工具允許結(jié)合數(shù)字高程數(shù)據(jù)和環(huán)境參數(shù)兩方面的因素得到這樣的信息。本文提出了一種新的方法—利用中分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)（250-m網(wǎng)格單元尺寸）和信息在氣候，植被，地形形態(tài)，土壤和巖性得出河網(wǎng)和匯水區(qū)域長(zhǎng)。一般來(lái)說(shuō)，這種方法的思想就是利用提取通道網(wǎng)絡(luò)在小范圍使用一個(gè)常數(shù)閾值的關(guān)鍵貢獻(xiàn)去，獨(dú)立的不同景觀條件。因此，由此產(chǎn)生的排水網(wǎng)絡(luò)并不反映自然情況下變化的水洗密度。為了克服這個(gè)限制，提出了一種關(guān)于景觀分類(lèi)。結(jié)合分析了各種數(shù)據(jù)可用在一個(gè)集成方法下以特有的地形就其開(kāi)發(fā)水系密度的能力低或者更高，分出了五種景觀類(lèi)型。對(duì)于每個(gè)景觀類(lèi)型，坡度—面積關(guān)系然后派生和關(guān)鍵貢獻(xiàn)區(qū)決定。在隨后的通道提取，專(zhuān)用的關(guān)鍵貢獻(xiàn)區(qū)域閾值用于每個(gè)景觀類(lèi)型。上述的方法已經(jīng)在意大利進(jìn)行過(guò)開(kāi)發(fā)和測(cè)試。結(jié)果已經(jīng)驗(yàn)證從其他來(lái)源和不同尺度上的比較導(dǎo)出數(shù)據(jù)與河流流域數(shù)據(jù)集的不同。兩者良好的一致性無(wú)論是從河網(wǎng)的疊加還是水系密度都可以證明。關(guān)鍵詞:排水網(wǎng)絡(luò)提取;排水;水系密度;景觀描述;數(shù)字高程數(shù)據(jù)描述1介紹從來(lái)源上說(shuō)，水是沿著河流，運(yùn)河和湖泊所組成的網(wǎng)絡(luò)流到大海。這樣的排洪系統(tǒng)及其相關(guān)流域形成復(fù)雜的功能實(shí)體不僅對(duì)水文過(guò)程也為地貌形成過(guò)程起了重大的作用。人類(lèi)在水資源方面的壓力在過(guò)去的十幾年里不斷增加。人口增長(zhǎng),加劇的農(nóng)業(yè)、工業(yè)化和娛樂(lè)活動(dòng)是最主要驅(qū)動(dòng)因素,和氣候極端干旱等可以加劇這些問(wèn)題(EEA,1998;沃格特和外輪山,2000)。所有的歐洲國(guó)家在檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)水的質(zhì)量和數(shù)量的細(xì)節(jié)層次收集到的信息，在很大程度上有所不同。水體和環(huán)境之間的信息關(guān)系狀態(tài)的變量（土地利用、土壤類(lèi)型、野生密度）是經(jīng)常缺少或沒(méi)有用到的。不過(guò)，這樣的信息在進(jìn)行跟全面的分析例如分析原因效應(yīng)關(guān)系和環(huán)境壓力之間的關(guān)系時(shí)是非常必要的。一個(gè)泛歐洲的關(guān)于河流和他們特點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，是分析檢測(cè)和可持續(xù)發(fā)展并管理我們的水資源的重要分析方面。呈現(xiàn)這些信息在擴(kuò)展領(lǐng)域最好的規(guī)模范圍比如歐洲是在1:250000到1:1000000的數(shù)據(jù)盈該足夠準(zhǔn)確的支持所提到的應(yīng)用（沃格特etal1999）?？偙砻婕s1120萬(wàn)平方公里,泛歐地區(qū)(從地中海到斯堪的納維亞半島北部,從大西洋到烏拉爾)由各種各樣的景觀類(lèi)型組成,和純粹的程度上的面積要求,開(kāi)發(fā)有效和可靠的方法來(lái)獲得所需的信息。為此,研制了一種方法,允許派生的排水網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)數(shù)字高程數(shù)據(jù)的集水區(qū)和其他環(huán)境參數(shù)自動(dòng)和可重復(fù)的方式。本文提出的方法對(duì)不同的天然水系密度模式作為一個(gè)函數(shù)的五個(gè)景觀類(lèi)型,占空間變化的水文控制諸如氣候、植被、土壤、救濟(jì)和巖性。為每一個(gè)景觀類(lèi)型,一個(gè)合適的關(guān)鍵貢獻(xiàn)區(qū)域是派生通過(guò)分析當(dāng)?shù)匦逼潞椭g的關(guān)系做出貢獻(xiàn)區(qū)域。使用這個(gè)空間不同閾值的推導(dǎo)中通道頭結(jié)果自然不同水系密度。這個(gè)方法已經(jīng)被開(kāi)發(fā)和測(cè)試在一個(gè)案例研究為意大利,一個(gè)國(guó)家,包括區(qū)域大不同的形體史前特征。結(jié)果已經(jīng)驗(yàn)證通過(guò)對(duì)比導(dǎo)出數(shù)據(jù)與河和流域數(shù)據(jù)集從其他源和不同尺度。第2節(jié)中,我們簡(jiǎn)要地回顧標(biāo)準(zhǔn)方法得出排水網(wǎng)絡(luò)從數(shù)字高程數(shù)據(jù)以及調(diào)查結(jié)果環(huán)境因素之間的關(guān)系和水系密度。第三節(jié)描述了實(shí)現(xiàn)方法,特別強(qiáng)調(diào)了景觀性格化。在第四節(jié),結(jié)果,并且給出了在第五部分,主要的結(jié)論。2派生排水網(wǎng)絡(luò)從數(shù)字高程數(shù)據(jù)提取水系網(wǎng)和匯水邊界從數(shù)字高程模型(dem)近年來(lái)得到廣泛的重視。各種各樣的算法已經(jīng)被報(bào)道在文學(xué)和最相關(guān)的問(wèn)題更為突出。這些是與治療扁平區(qū)域和位置的通道頭。在下面,我們簡(jiǎn)要總結(jié)了主要的發(fā)現(xiàn)和探討河網(wǎng)密度之間的關(guān)系和環(huán)境因素。2.1預(yù)處理數(shù)字高程數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的準(zhǔn)備包括坑填充、流燃燒和流動(dòng)方向和流動(dòng)的計(jì)算網(wǎng)格的積累。在坑填,地方下沉,被認(rèn)為是文物,造成DEM生成。他們都塞滿了水平最低的網(wǎng)格單元的邊緣上水槽和定義流方向。因此,也自然下沉(如。,在巖溶景觀)都被填滿了,技術(shù)往往導(dǎo)致擴(kuò)展區(qū)域地勢(shì)平坦的。常見(jiàn)的方法是基于技術(shù)被簡(jiǎn)森和多明戈(1988)、奧卡拉漢和馬克(1984),費(fèi)爾菲爾德和Leymarie(1991)和(1998)和Garbrecht馬茨日前。從這個(gè)坑填DEM、流方向網(wǎng)格計(jì)算。在最簡(jiǎn)單的情況下,流動(dòng)方向的相鄰網(wǎng)格細(xì)胞是由一個(gè)方向描述根據(jù)最陡下降斜率在3一3小區(qū)(奧卡拉漢和馬克,1984)。這樣的描述是適合區(qū)域的收斂流動(dòng)和在定義良好的山谷。對(duì)坡面流分析,然而,一個(gè)分區(qū)為多個(gè)方向的流可能是更好的(Freeman,1991;敗仗。,1991;Desmet和Govers,1996)。一個(gè)特定的情況,提出了多個(gè)流分散Tarboton(1997)流分散降低除以之間流動(dòng)的一個(gè)最大的兩個(gè)鄰國(guó)下坡的網(wǎng)格單元。從流動(dòng)方向網(wǎng)格,網(wǎng)格可以計(jì)算出流量積累和從這個(gè)網(wǎng)格排水網(wǎng)絡(luò)可以提取。雖然大多數(shù)算法產(chǎn)生可比網(wǎng)絡(luò)在地形有足夠的救濟(jì),主要發(fā)生在地區(qū)差異與相對(duì)平坦的地形。特別的關(guān)注,因此,必須支付給造型的水流在(幾乎)地勢(shì)平坦。開(kāi)鑿運(yùn)河的河流和非常小的或沒(méi)有海拔梯度通常阻礙了自動(dòng)推導(dǎo)在這些地區(qū)的河流。提出了解決這個(gè)問(wèn)題的范圍從系統(tǒng)介紹小的變化在網(wǎng)格單元海拔(Garbrecht和馬茨日前,1997;麥基和樂(lè)隊(duì),1998年)到鋼包砂的數(shù)字化河流到原始的民主黨(如。,通過(guò)人為地降低高度沿著這些已知的排水線)。后者執(zhí)行產(chǎn)生的排水網(wǎng)絡(luò)沿著已知線(Tarboton梅德門(mén)特,1996;1997)。這些技術(shù)的影響可能有很大的不同與網(wǎng)格單元尺寸的民主黨(桑德斯,1999)。不同的研究強(qiáng)調(diào)了影響DEM網(wǎng)格的單元尺寸的準(zhǔn)確性提取網(wǎng)絡(luò)(Zhang