1、ArcGIS10地理信息系统教程 教学PPT牟乃夏Email： 微博：http:/ http:/ QQ：153807203京东：http:/ 水文分析,本章主要内容 1、水文分析简介 2、水文分析操作内容流向分析计算水流长度汇流分析河网分析流域分析 3、Arc Hydro Tools简介 4、基于Arc Hydro Tools的水文分析实例,3,水文分析简介,水文分析通过建立地表水文模型，研究与地表水流相关的各种自然现象，在城市和区域规划、农业及森林、交通道路等许多领域具有广泛的应用。,ArcGIS水文分析工具旨在建立地表水的运动模型，辅助分析地表水流从哪里产生、流向何处，再现水流的流动过程。
2、,4,流向分析,流向计算方法 流向判定大都建立在3X3的DEM 格网基础上，有单流向法和多流 向法之分。ArcGIS10的流向工具 是用单流向法中的“D8”方法。 “D8”方法是假定单个栅格中的水 流只能流入与之相邻的8个栅格 中，在3X3的DEM栅格上，计算 中心栅格与各相邻栅格的距离权 落差，取距离权落差最大的栅格 为中心栅格的流出栅格，该方向 即为中心栅格的流向。,流向分析原理,水流流向编码,5,流向分析,原始DEM流向分析步骤:启动ArcToolbox，展开Spatial Analyst工具，选择水文分析，点击流向按钮，弹出流向对话框。加载相关数据，点击确定。,【流向】对话框,流向计算
3、结果,6,流向分析,洼地判定一般在计算汇流累积量之前，要先对流向栅格进行洼地判断。因为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，然后再对洼地进行填充。利用水文分析工具中的【汇】工具来识别汇。汇的泡面图如下：,填洼前后的汇泡面图,洼地判定及填洼操作： 提取洼地 计算洼地贡献区域。 计算洼地区域的最低高程 计算洼地区域的最高高程 计算洼地深度,7,流向分析,无洼地DEM流向分析 DEM洼地被填充后即对无洼地DEM进行流向分析。具体步操作骤如下： 启动ArcToolbox，展开Spatial Analyst工具，选择水文分析，点击流向按钮，弹出流向对话框。 加载相关数据，
4、点击确定。,填洼后无洼地DEM示意图,无洼地DEM流向计算结果,8,计算水流长度,水流长度是指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。 计算水流长度的具体操作步骤如下： 启动ArcToolbox，展开Spatial Analyst工具，选择水文分析，点击水流长度按钮，弹出水流长度对话框。 加载相关数据，点击确定。（对测量方向不同的选择，结果是不同的）,【水流长度】对话框,DOWNSTREAM计算水流长度结果,UPSTREAM计算水流长度结果,9,汇流分析,汇流分析的主要目的是确定水流的路径。 汇流分析的基本思想是以规则格网表示的DEM每点处有一个单位的水量
5、，按照自然水流从高处流向低处的规律，根据区域的流向栅格计算每点所流过的水量值，便得到了区域的汇流栅格（汇流累积量）。 汇流分析的具体操作步骤如下： 汇流分析的具体操作步骤如下： 启动ArcToolbox，展开Spatial Analyst工具，选择水文分析，点流量按钮，弹出流量对话框。 加载相关数据，点击确定。,【流量】对话框,流量计算结果,10,河网分析,生成河网 河网即河流网络，常用的河网提 取方法是采用地表径流漫流模型 计算。 河网的生成是基于汇流累计矩阵 的，可以利用ArcToolbox中的 Spatial Analyst工具进行河网提取。 在提取过程中一定要注意阈值的 设定，不同的阈
6、值直接影响到提 取的结果，阈值的设定一定要遵 循科学、合理的原则。 提取河网后，要对栅格河网进行 矢量化。,河流网络提取结果,栅格河网矢量化,11,河网分析,平滑河网 1）伪沟谷的删除，由于基于DEM的河网提取采用最大坡度法，在平地区域（如谷底等）的水流方向是随机的，易生成平行状的河流等错误形状（伪沟谷）。就需要手工进行删除，另外研究区域边缘很短的沟谷也需要删除。 2）平滑处理河流网络，操作流程如下：加载编辑器工具条。启动编辑器开始编辑。在工具条中加载高级编辑工具条。在高级编辑工具条中单击平滑按钮，输入允许最大偏移参数，点击确定。,河流平滑结果,12,河流分析,生成河流连接 河流连接计算是在水
7、流方向数据和栅格河网数据基础上进行的，具体操作如下： 启动ArcToolbox，展开Spatial Analyst工具，选择水文分析，点击河流连接，弹出河流连接对话框。 加载相关数据，点击确定。 查看河流连接的属性表。,河流连接对话框,河流连接属性表,13,河网分级,河网分级 河网分级是一种将级别数分配给河流网络中的连接线的方法，此级别是一种根据支流数对河流类型进行识别和分类的方法。仅需知道河流的级别，即可推断出河流的某些特征。 河网分级方法分为Strahler法和Shreve法，这两种方法始终将1级分配给上游河段。,两种河网分级方法,14,河网分级,利用ArcMap对所提取的河网分别用Str
8、ahler和Shreve河网分级方法进行河网分级，结果如下：,【河网分级】对话框,Strahler分级结果,Shreve分级结果,15,流域分析,盆域分析 流域盆地是由分水岭分割而成的汇水区域，它通过分析水流方向数据确定所有相互连接并处于同一流域盆地的栅格。 盆域分析的操作步骤如下： 启动ArcToolbox，展开Spatial Analyst工具，选择水文分析，点击盆域分析，弹出盆域分析对话框。 加载相关数据，点击确定。,盆域分析对话框,盆域分析运行结果,16,流域分析,生成分水岭 经过上一步得到的流域盆地是一个比较大的流域盆地，在很多的水文分析中，还需要基于更小的流域单元进行分析，这就需要
9、进行流域的分割。 生成分水岭的操作步骤： 启动ArcToolbox，展开Spatial Analyst工具，选择水文分析，点击分水岭，弹出分水岭对话框。 加载相关数据，倾泻点字段设置为VALUE，点击确定。,【分水岭】对话框,分水岭计算结果,17,Arc Hydro Tools简介,Arc Hydro Tools是一种水文时空序列数据模型。它是一种面向对象的地理数据模型，它将要素、空间单元、水文联系等作为对象，表达流域系统的结构，组织不同对象的属性特征，实现最接近流域现实的表达，集成了流域要素状态的时间序列，是一个时空地理数据模型。 利用Arc Hydro Tools进行水系提取的过程如下：首
10、先对DEM预处理，包括平滑处理和填洼处理，填洼方法采用的是先填平后垫高的方法，流向计算用的是“D8“方法；然后算出栅格的上游集水面积，提取水系。 Arc Hydro Tools基本工具条如下图：,Arc Hydro Tools工具条,在水系提取时，常用到地形处理、流域处理和网络工具等工具。,18,基于Arc Hydro Tools的水文分析实例,1、目的 旨在熟练掌握利用Arc Hydro Tools进行水文分析的一般流程。通过操作比较Arc Hydro Tools与ArcGIS10水文分析工具的异同。 2、数据 数据来源于本书随书携带的光盘。 3、任务 1）计算实验区DEM的水流方向、汇流累
11、积量，定义水流，进行水流分割，划定集水多边形，处理集水多边形、排水路线、伴随集水区和排水点，并创建集水栅格。 2）根据任意给定的兴趣点进行流域和子流域的划分，并追踪水流路径。,19,4、具体操作步骤 1）设置目标路径 2）地形预处理DEM校正填洼计算流向汇流累积量定义水流水流分割流域栅格划定集水多边形处理排水路线处理伴随集水处理排水点处理 3）流域分析批量流域划分点划分批量划分子流域水流路径跟踪,20,DEM校正,地形预处理,【DEM校正】对话框,AgreeDEM和原始DEM剖面图比较,21,填洼,【填洼】对话框,填洼结果,22,计算流向,【流向】对话框,流向计算结果属性表,23,汇流累积量,
12、【流量】对话框,流量计算结果,24,定义水流,【定义水流】对话框,水流定义运行结果,25,水流分割,【水流分割】对话框,水流分割结果属性表,26,流域栅格划定,【流域栅格划定】对话框,流域栅格划定运行结果,27,集水多边形处理,【集水多边形处理】对话框,集水多边形处理运行结果,28,排水路线处理,【排水路线处理】对话框,排水路线处理运行结果,29,伴随集水处理,【伴随集水处理】对话框,伴随集水处理运行结果,30,排水点处理,【排水点处理】对话框,排水点处理运行结果,31,流域分析,批量流域划分,确定出水口,【批量点生成】对话框,【批量流域划分】对话框,批量流域划分运行结果,32,点划分,选择兴趣点,【捕捉点】对话框,【点划分】对话框,点划分运行结果,33,批量划分子流域,Batch Point属性表,【批量划分子流域】对话框,34,水流路径跟踪,批量划分子流域运行结果,水流路径跟踪运行结果,
