ArcGIS10地理信息系統(tǒng)教程——教學PPT牟乃夏 Email： 微博：://weibo/u/1862242647 新浪博客： QQ：153807203 京東：2第14章水文分析本章主要內容1、水文分析簡介2、水文分析操作內容

①流向分析 ②計算水流長度 ③匯流分析 ④河網分析 ⑤流域分析3、ArcHydroTools簡介4、基于ArcHydroTools的水文分析實例3水文分析簡介水文分析通過建立地表水文模型，研究與地表水流相關的各種自然現象，在城市和區(qū)域規(guī)劃、農業(yè)及森林、交通道路等許多領域具有廣泛的應用。ArcGIS水文分析工具旨在建立地表水的運動模型，輔助分析地表水流從哪里產生、流向何處，再現水流的流動過程。4流向分析●流向計算方法流向判定大都建立在3X3的DEM格網根底上，有單流向法和多流向法之分。ArcGIS10的流向工具是用單流向法中的“D8〞方法?！癉8〞方法是假定單個柵格中的水流只能流入與之相鄰的8個柵格中，在3X3的DEM柵格上，計算中心柵格與各相鄰柵格的距離權落差，取距離權落差最大的柵格為中心柵格的流出柵格，該方向即為中心柵格的流向。

流向分析原理水流流向編碼5流向分析●原始DEM流向分析步驟:?啟動ArcToolbox，展開SpatialAnalyst工具，選擇水文分析，點擊流向按鈕，彈出流向對話框。?加載相關數據，點擊確定?！玖飨颉繉υ捒蛄飨蛴嬎憬Y果6流向分析●洼地判定一般在計算匯流累積量之前，要先對流向柵格進行洼地判斷。因為洼地區(qū)域是水流方向不合理的地方，可以通過水流方向來判斷哪些地方是洼地，然后再對洼地進行填充。利用水文分析工具中的【匯】工具來識別匯。匯的泡面圖如下：填洼前后的匯泡面圖洼地判定及填洼操作：?提取洼地?計算洼地奉獻區(qū)域。?計算洼地區(qū)域的最低高程?計算洼地區(qū)域的最高高程?計算洼地深度7流向分析●無洼地DEM流向分析DEM洼地被填充后即對無洼地DEM進行流向分析。具體步操作驟如下：?啟動ArcToolbox，展開SpatialAnalyst工具，選擇水文分析，點擊流向按鈕，彈出流向對話框。?加載相關數據，點擊確定。填洼后無洼地DEM示意圖無洼地DEM流向計算結果8計算水流長度水流長度是指地面上一點沿水流方向到其流向起點〔終點〕間的最大地面距離在水平面上的投影長度。計算水流長度的具體操作步驟如下：?啟動ArcToolbox，展開SpatialAnalyst工具，選擇水文分析，點擊水流長度按鈕，彈出水流長度對話框。?加載相關數據，點擊確定?！矊y量方向不同的選擇，結果是不同的〕【水流長度】對話框DOWNSTREAM計算水流長度結果UPSTREAM計算水流長度結果9匯流分析匯流分析的主要目的是確定水流的路徑。匯流分析的根本思想是以規(guī)那么格網表示的DEM每點處有一個單位的水量，按照自然水流從高處流向低處的規(guī)律，根據區(qū)域的流向柵格計算每點所流過的水量值，便得到了區(qū)域的匯流柵格〔匯流累積量〕。匯流分析的具體操作步驟如下：匯流分析的具體操作步驟如下：?啟動ArcToolbox，展開SpatialAnalyst工具，選擇水文分析，點流量按鈕，彈出流量對話框。?加載相關數據，點擊確定?！玖髁俊繉υ捒蛄髁坑嬎憬Y果10河網分析●生成河網河網即河流網絡，常用的河網提取方法是采用地表徑流漫流模型計算。河網的生成是基于匯流累計矩陣的，可以利用ArcToolbox中的SpatialAnalyst工具進行河網提取。在提取過程中一定要注意閾值的設定，不同的閾值直接影響到提取的結果，閾值的設定一定要遵循科學、合理的原那么。提取河網后，要對柵格河網進行矢量化。河流網絡提取結果柵格河網矢量化11河網分析●平滑河網1〕偽溝谷的刪除，由于基于DEM的河網提取采用最大坡度法，在平地區(qū)域〔如谷底等〕的水流方向是隨機的，易生成平行狀的河流等錯誤形狀〔偽溝谷〕。就需要手工進行刪除，另外研究區(qū)域邊緣很短的溝谷也需要刪除。2〕平滑處理河流網絡，操作流程如下： 加載編輯器工具條。 啟動編輯器開始編輯。 在工具條中加載高級編輯工具條。 在高級編輯工具條中單擊平滑按鈕，輸入允許最大偏移參數，點擊確定。河流平滑結果12河流分析●生成河流連接河流連接計算是在水流方向數據和柵格河網數據根底上進行的，具體操作如下：?啟動ArcToolbox，展開SpatialAnalyst工具，選擇水文分析，點擊河流連接，彈出河流連接對話框。?加載相關數據，點擊確定。?查看河流連接的屬性表。河流連接對話框河流連接屬性表13河網分級●河網分級河網分級是一種將級別數分配給河流網絡中的連接線的方法，此級別是一種根據支流數對河流類型進行識別和分類的方法。僅需知道河流的級別，即可推斷出河流的某些特征。河網分級方法分為Strahler法和Shreve法，這兩種方法始終將1級分配給上游河段。兩種河網分級方法14河網分級利用ArcMap對所提取的河網分別用Strahler和Shreve河網分級方法進行河網分級，結果如下：【河網分級】對話框Strahler分級結果Shreve分級結果15流域分析●盆域分析流域盆地是由分水嶺分割而成的匯水區(qū)域，它通過分析水流方向數據確定所有相互連接并處于同一流域盆地的柵格。盆域分析的操作步驟如下：?啟動ArcToolbox，展開SpatialAnalyst工具，選擇水文分析，點擊盆域分析，彈出盆域分析對話框。?加載相關數據，點擊確定。盆域分析對話框盆域分析運行結果16流域分析●生成分水嶺經過上一步得到的流域盆地是一個比較大的流域盆地，在很多的水文分析中，還需要基于更小的流域單元進行分析，這就需要進行流域的分割。生成分水嶺的操作步驟：?啟動ArcToolbox，展開SpatialAnalyst工具，選擇水文分析，點擊分水嶺，彈出分水嶺對話框。?加載相關數據，傾瀉點字段設置為VALUE，點擊確定?！痉炙畮X】對話框分水嶺計算結果17ArcHydroTools簡介ArcHydroTools是一種水文時空序列數據模型。它是一種面向對象的地理數據模型，它將要素、空間單元、水文聯系等作為對象，表達流域系統(tǒng)的結構，組織不同對象的屬性特征，實現最接近流域現實的表達，集成了流域要素狀態(tài)的時間序列，是一個時空地理數據模型。利用ArcHydroTools進行水系提取的過程如下：首先對DEM預處理，包括平滑處理和填洼處理，填洼方法采用的是先填平后墊高的方法，流向計算用的是"D8"方法；然后算出柵格的上游集水面積，提取水系。ArcHydroTools根本工具條如以下圖：ArcHydroTools工具條在水系提取時，常用到地形處理、流域處理和網絡工具等工具。18基于ArcHydroTools的水文分析實例1、目的旨在熟練掌握利用ArcHydroTools進行水文分析的一般流程。通過操作比較ArcHydroTools與ArcGIS10水文分析工具的異同。2、數據數據來源于本書隨書攜帶的光盤。3、任務1〕計算實驗區(qū)DEM的水流方向、匯流累積量，定義水流，進行水流分割，劃定集水多邊形，處理集水多邊形、排水路線、伴隨集水區(qū)和排水點，并創(chuàng)立集水柵格。2〕根據任意給定的興趣點進行流域和子流域的劃分，并追蹤水流路徑。194、具體操作步驟1〕設置目標路徑2〕地形預處理●DEM校正●填洼●計算流向●匯流累積量●定義水流●水流分割●流域柵格劃定●集水多邊形處理●排水路線處理●伴隨集水處理●排水點處理3〕流域分析●批量流域劃分●點劃分●批量劃分子流域●水流路徑跟蹤20DEM校正地形預處理【DEM校正】對話框AgreeDEM和原始DEM剖面圖比較21填洼【填洼】對話框填洼結果22計算流向【流向】對話框流向計算結果屬性表23匯流累積量【流量】對話框流量計算結果24定義水流【定義水流】對話框水流定義運行結果25水流分割【水流分割】對話框水流分割結果屬性表26流域柵格劃定【流域柵格劃定】對話框流域柵格劃定運行結果27集水多邊形處理【集水多邊形處理】對話框集水多邊形處理運行結果28排水路線處理【排水路線處理】對話框排水路線處理運行結果29伴隨集水處理【伴隨集水處理】對話框伴隨集水處理運行結果30排水點處理【排水點處理】