近年来,随着遥感技术的飞速发展,ArcGIS在环境科学,生态学,水文水资源,环境规划等学科都能看到其身影。它已然渗透到各行各业。然而,考虑到学科差异性,某些专业对ArcGIS只需要满足基本需求。基于此,本文提出利用ArcGIS 利用水文分析制作流域地形图,坡度图,坡向图,为初步入门环境、水文方向提供一定的参考。
一、流域DEM提取
1、数据获取:数字高程模型(DEM)来源于地理空间数据云,(http://www.gscloud.cn/),该数据库可以经过注册后免费下载30m和90m的DEM,数据具体下载如下:

在输入范围的时候,数据库提供了两种检索方式:(1):根据行政区域检索;(2):根据研究区域的外接矩形(只需要输入研究区的东、西、南、北的四个坐标形成的经纬度范围。
2. DEM提取:将搜索后的DEM进行下载,加载到ArcGIS中,File—Add Data-Add data。

接下来,进行流域DEM的提取。具体操作步骤如下:
(1)DEM的填洼(Fill)
由于原始DEM由于栅格数据的经度会对原始地形出现凹陷区域,会影响流域的水流方向,进行影响流域的水系。所以为得到正确的水流方向,需要进行填挖操作。
ArcGIS步骤:Arc Toolbox---Spatial Analyst Tools—Hydrology—Fill,将得到的无洼地DEM命名为fill_jrb.tif ,得到无洼地的DEM如下所:

2)水流流向分析(Flow Direction)
基于上述无洼地的DEM进行流向分析,采用的是D8算法,即按照栅格最大坡度的方向就是水流方向,具体可以参考相关文献。 ArcGIS步骤:Arc Toolbox---Spatial Analyst Tools—Hydrology—Flow Direction,将步骤(1)得到fill_jrb.tif输入,得到的流向文件命名为FlowDir_fill.tif,得到水流流向图如下所示:

(3)计算汇流累积量(Flow Accumulation)
ArcGIS步骤:Arc Toolbox---Spatial Analyst Tools—Hydrology—Flow Accumulation,将步骤(2)得到flowdir_jrb.tif输入,得到的汇流累积文件命名为FlowAcc _jrb.tif,如下所示:

(4)河网提取(Flow Accumulation)
ArcGIS步骤:Arc Toolbox---Spatial Analyst Tools—Map Algebra—Raster Calculator,使用条件函数Con条件分析,将上述汇流累积量(FlowAcc _jrb.tif)作为目标函数,对其进行河网提取,如下所示:

(5)河网矢量化(Stream To Feature)
ArcGIS步骤:Arc Toolbox---Spatial Analyst Tools—Hydrology—Stream To Feature,将上述栅格汇流累积量(FlowAcc _jrb.tif)转为矢量河网,如下所示:

(6)提取流域DEM(重要)
在最后,到了提取目标流域的过程了,首先,指定流域倾泻点(Pour Point),一般该点为水文径流控制站点,也称为流域出口点。首先,建立一个“点矢量文件”,再使用Watershed操作进行提取流域DEM,如下所示:
1) 指定流域倾泻点:Catalog-在目标文件夹中右键-New-Shapefile,建立一个点Point.shp,在矢量河网中指定其位置,如下。

2). 目标流域范围提取: ArcGIS步骤:Arc Toolbox---Spatial Analyst Tools—Hydrology—Watershed
将前文获取的水流流向文件和流域出口点对应输入,就可以得到流域的范围,如下:

(7)流域DEM的提取与出图
ArcGIS步骤:Arc Toolbox---Spatial Analyst Tools—Extraction—Extract By Mask,可以对流域进行提取,如下:

二、流域坡度、坡向提取
根据第一节对已经提取出流域DEM,再进行坡度和坡向提取。
坡度:ArcGIS步骤为Arc Toolbox— 3D Analyst Tools—Raster Surface—Slope,可以对流域坡度进行提取,如下:

坡向:ArcGIS步骤为Arc Toolbox— 3D Analyst Tools—Raster Surface—Aspect,可以对流域坡向进行提取,如下:

致谢:非常感谢“地理空间数据云”提供的原始的数字高程数据(SRTMDEMUTM 90M 分辨率数字高程数据产品)
希望大家一起交流关于GIS有关的知识。
网友评论