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ArcGIS实验-Ex18-利用水文分析方法提取山脊、山谷线

ArcGIS实验-Ex18-利用水文分析方法提取山脊、山谷线
ArcGIS实验-Ex18-利用水文分析方法提取山脊、山谷线

第十一章水文分析

练习1:利用水文分析方法提取山脊、山谷线

一、背景

山脊线、山谷线是地形特征线,它们对地形、地貌具有一定的控制作用。它们与山顶点、谷底点以及鞍部点等一起构成了地形及其起伏变化的骨架结构。因此在数字地形分析中,山脊线和山谷线以及地形特征点等的提取和分析是很有必要的。

二、目的

理解基于DEM结合水文分析的方法提取出研究区域的山脊线和山谷线的原理;掌握水流方向、汇流累积量的提取方法以及它们的提取原理;能将水文分析的方法和其它的空间分析方法相结合以解决应用问题。

三、要求

1、利用水文分析思想和工具提取研究区域的山脊线;

2、利用水文分析思想和工具提取研究区域的山谷线。

四、数据

一幅25m分辨率的黄土地貌DEM数据,数据的区域大概有140 km2。数据存于…/ChP11/Ex1中,请将其拷贝到E:/ChP11/Ex1。结果数据保存在…/ChP11/Ex1/Result中。

五、算法思想

对于水文物理过程研究而言,由于山脊、山谷分别表示分水性与汇水性,山脊线和山谷线的提取实质上也是分水线与汇水线的提取。因此,对于山脊线和山谷线就可以利用水文分析的方法进行提取。

基于DEM的这种地形表面流水物理模拟分析的原理是:对于山脊线而言,由于它同时也是分水线,那么对于分水线上的那些栅格,由于分水线的性质是水流的起源点,通过地表径流模拟计算之后这些栅格的水流方向都应该只具有流出方向而不存在流入方向,也就是其栅格的汇流累积量为零。通过对零值的汇流累积值的栅格的提取,就可以得到分水线,也就得到了山脊线;对于山谷线而言,由于其具有汇水的性质,那么对于山谷线的提取,可以利用反地形的特点,即是利用一个较大的数值减去原始的DEM数据,而得到了与原始地形完全相反的地形数据,也就是原始的DEM中的山脊变成负地形的山谷,而原始DEM中的山谷在负地形中就变成了山脊,那么,山谷线的提取就可以在负地形中利用提取山脊线的方法进行提取。

六、操作步骤

1、正负地形的提取

(1) 启动ArcToolbox,展开Analysis Tools工具箱,打开hydrology工具集。在图层管理器中加载研究区域的原始DEM数据。

(2) 加载Spatial Analyst模块,点击Spatial Analyst模块的下拉箭头,点击neighborhood statistics菜单工具,利用邻域分析的方法以11×11的窗口计算平均值,如图1。分析结果命名为meandem,如图2所示。

图1 用邻域分析的方法以11×11的窗口计算平均值

图2 DEM数据的平均值

(3) 点击spatial analyst中的raster calculator菜单工具,对原始DEM数据与邻域分析之后的数据meandem做减法运算,并将运算结果重分为两级,分级界线为0,那么大于0的区域在原始DEM上就是正地形区域,小于0的区域在原始DEM上就是负地形区域。(图3)

图3 Raster Calculator菜单工具

图4 正负地形区域

(4) 对上一步得到的二值化数据进行两次重分类,如图5。一次将正地形区域属性值赋值为1,负地形区域属性赋值为0,命名为zhengdixing;另一次将正地形区域属性值赋值为0,负地形区域属性赋值为1,命名为fudixing。分别如图6、图7所示。

图5 重分类

图6 正地形区域(图中深色区域)图7 正地形区域(图中深色区域)

2、山脊线的提取:

(1) 在ArcMap中加载研究区域的原始DEM数据。

(2) 洼地填充:双击hydrology工具集中的fill工具,进行原始DEM的洼地点填充。在Input surface raster文本框中选择原始DEM数据dem,将输出数据命名为filldem,因为选择的是将所有洼地全部填充,所有在填充容限Z limit为默认值。(图8、9)

图8 洼地点填充

图9 洼地点填充的结果

(3) 基于无洼地的水流方向的计算:双击hydrology工具集中的flow direction工具,在Input surface raster文本框中选择填充过的无洼地DEM数据filldem,将输出的水流方向数据命名为flowdirfill,如图10、11。

图10 基于无洼地的水流方向的计算

图11 水流方向的计算结果

(4) 汇流累积量的计算:双击hydrology工具集中的flow accumulation工具。选择flowdirfill作为输入的水流方向数据;输出数据命名为flowacc1。

图12 汇流累积量的计算

图13 汇流累积量的计算结果

(5) 汇流累积量零值的提取:加载Spatial Analyst模块,点击Spatial Analyst模块的下拉箭头,然后单击raster calculator菜单,打开栅格计算对话框,在文本框中填写汇流累积量零值的提取公式:facc0 = (flowacc = 0),然后点击evaluate进行计算。计算结果为所有的汇流累积量为0的栅格。

图14 汇流累积量零值的提取

图15 汇流累积量零值的提取结果

(6) 在ArcMap中打开facc0,发现所提取出的栅格很乱,有很多的地方并不是山脊线的位置,因此应对这个数据进行处理。处理过程可以利用邻域分析的方法,对提取出的汇流累积量等于零值的数据进行3×3邻域分析进行光滑处理,处理后的数据如图16所示。

图16 对提取出的数据进行3×3邻域分析进行光滑处理

(7) 单击spatial analyst模块中的surfer analyst中的countline和hillshade菜单命令,分别生成原始DEM的等值线图ctour(图17)和晕渲图hillshade(图18)。

图17 生成原始DEM的等值线图ctour

图18 生成原始DEM的晕渲图hillshade

(8) 打开neiborfacc0数据属性信息,进行重新分类,将分类级别设置为两类,不断调整分界数据大小,并以由DEM生成的等值线图和晕渲图为辅助判断数据。在neiborfacc0中,属性值越接近于1的栅格越有可能是山脊线,这里确定的分界阈值为0.5541,如图19、20。

(9) 将进行过二值化的neiborfacc0进行重分类为reneibor,将属性值接近1的那一类的属性值赋值为1,其余的赋值为0。

图19 neiborfacc0数据进行重新分类

图20 重分类的结果

(10)将重分类过后的neiborfacc0数据与正地形数据zhengdixing利用spatial analyst 菜单下的raster calculator进行相乘运算,这样就消除了那些存在在负地形区域中的错误的山脊线,结果如图22所示。

图21 Raster Calculator中进行相乘运算

图22 相乘运算的结果

(11)然后将计算结果进行重分类,所有属性不为1的栅格属性值赋为NO DATA。就得到了山脊线,如图23所示。

图23 将计算结果重分类,得到山脊线

3、山谷线的提取

(1) 在ArcMap中加载原始DEM数据。

(2) 加载Spatial Analyst模块,点击Spatial Analyst模块的下拉箭头,点击options raster calculator菜单工具,打开栅格计算对话框;在文本框中填写反地形的计算公式:fandem =Abs (dem-2000),点击evaluate进行计算。计算结果与原始DEM地形完全相反的反地形数据,如图24所示。

图24 反地形数据

(3) 反地形计算完毕之后,山谷线的提取就和山脊线的提取步骤一样的,直到最终利用重分类的方法将重新分级的邻域分析后的结果二值化为止。在这里,是不需要对反地形DEM 进行洼地填充的。计算过程中的数据名称分别为:水流方向数据为flowdirfan(图25),汇流累积数据为flowacc2(图26),零值汇流累积量提取数据为flowacc0fan(图27),对flowacc0fan进行均值3×3邻域分析后的结果数据为nbfacc0fan(图28),并将其分级改为两级,分级阈值为0.65677,结果如图29所示,初次得到山谷线如图30。

图25 水流方向数据

图26 汇流累积数据

图27 零值汇流累积量提取数据

图28 行均值3×3邻域分析后的结果数据

图29 重分类将结果分为两级

图30 初次得到的山谷线

(4) 将重分类过后的数据与负地形数据fudixing利用spatial analyst菜单下的raster calculator进行相乘运算,这样就消除了那些存在在负地形区域中的错误的山脊线,如图31。然后将计算结果进行重分类,所有属性不为1的栅格属性值赋为NO DATA,如图32。就得到了新的山谷线,比初次的山谷线更为细化,如图33、34所示。

图31 存在在负地形区域中错误的山脊线(绿色部分)

图32 重分类将错误的山脊线消除

图33 初次得到的山谷线(左)与消除错误后的山谷线(右)对比

图34 计算出的研究区域的山谷线

(图中深色区域,背景为该区域的晕渲图)

七、遇到问题及解决方法

1、遇到问题:

在ArcMap中打开facc0,发现所提取出的栅格很乱,有很多的地方并不是山脊线的位置,因此应对这个数据进行处理。如何处理?

解决方法:

将重分类过后的数据与负地形数据fudixing利用spatial analyst菜单下的raster calculator进行相乘运算,这样就消除了那些存在在负地形区域中的错误的山脊线。然后将计算结果进行重分类,所有属性不为1的栅格属性值赋为NO DATA,如图32。就得到了新的山谷线,比初次的山谷线更为细化。

2、遇到问题:

打开neiborfacc0数据的属性信息,进行重新分类,将分类级别设置为两类,不断的调整分界数据大小,并以由DEM生成的等值线图和晕渲图为辅助判断数据。怎么做?

解决方法:

在neiborfacc0中,属性值越接近于1的栅格越有可能是山脊线的位置,打开Classification对话框,不断的调整分界数据大小(如左图中的红圈部分),直到生成的数据清晰度达到最高,这里最终确定的分界阈值为0.5541。

(完整word版)Arcgis操作第九章水文分析

第九章 水文分析 水文分析是DEM 数据应用的一个重要方面。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。 基于DEM 地表水文分析的主要内容是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。通过对这些基本水文因子的提取和分析,可再现水 流的流动过程,最终完成水文分析过程。 本章主要介绍ArcGIS 水文分析模块的应用。ArcGIS 提供 的水文分析模块主要用来建立地表水的运动模型,辅助分析地 表水流从哪里产生以及要流向何处,再现水流的流动过程。同 时,通过水文分析工具的应用,有助于了解排水系统和地表水 流过程的一些基本概念和关键过程。 ArcGIS 将水文分析中的地表水流过程集合到ArcToolbox 里,如图11.1所示。主要包括水流的地表模拟过程中的水流 方向确定、洼地填平、水流累计矩阵的生成、沟谷网络的生成 以及流域的分割等。 本章1至5节主要是依据水文分析中的水文因子的提取过 程对ArcGIS 中的水文分析工具逐一介绍。文中所用的DEM 数据在光盘中chp11文件夹下的tutor 文件夹里面,每个计算 过程以及每一节所产生的数据存放在tutor 文件夹的result 文件 夹里面,文件名与书中所命名相同,读者可以利用该数据进行 参照练习。本章最后一节还提供了三个水文分析应用的实例。 9.1 无洼地DEM 生成 DEM 一般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,使得在进行水流流向计算时在该区域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 。 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,然后计算出这些的洼地区域的洼地深度,最后以这些洼地深度为参考而设定填充阈值进行洼地填充。 9.1.1 水流方向提取 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,水流方向便可由其中的某一值来确定, 图11.2 水流流向编码 图11.1 ArcToolBox 中的 水文分析模块

ARCGIS实验报告书

ArcGIS实验报告 1使用ARCMAP浏览地理数据 1.1学习内容 第1 步启动ArcMap 打开ArcMap后,open加州Redlands city地图: Figure 1打开Redlands city 地图界面 第2 步检查要素图层及显示其他图层 可以通过左侧的Table of contents 勾选你想打开和关闭的图层,进而找到自己想要的信息。 第4 步查询地理要素 通过Bookmarks下面勾选ESRI找到其位置,再通过Tools工具栏下的 查询steet地物属性。 Figure 2地物属性的查询 通过查询窗口,选择All layers出现STATE street 相交的地块,通过点击

Land Use里面信息,可以反向查询地块的位置: Figure 3反向查询信息 第5 步检查其它属性信息 右键TOC图层列表里的Land Use,选择Open Attribute Table就可以打开并查看具体的记录要素。 Figure 4图层其他属性信息查询 第6 步设置并显示地图提示信息 在TOC图层列表右键Count Shops,选择Properties,在Display栏中Display Expression选项下将字段NAME改为ADDRESS,确定以后。回到地图,鼠标放在Count Shop 上时,显示的是该shop的地理位置信息。 Figure 5更改地图提示信息

第7 步根据要素属性设置图层渲染样式 将Land Use等图层关闭以后,只显示Streets图层。右键Streets图层,选择Properties选项—>选择Symbology对话框。在Show列表中选择Categories,从下拉字段中选择CLASS,Add All Values,点击应用。就可以看到地图中街道的显示按照部分类别进行了颜色区分。最后在Symbology中选择Features,显示恢复原貌。 Figure 6设置图层渲染样式 第8 步根据属性选择要素 在Selection菜单中选择Select By Attributes,选择Streets层,创造一个新的选择集,通过命令"STR_NAME" = 'I 10'就可以选择10号州际公路了。

山脊线山谷线提取实验报告

山脊线山谷线提取实验报告 实验内容描述: 山脊线和山谷线构成了地形起伏变化的分界线(骨架线),因此它对于地形地貌研究具有重要意义;另一方面,对于水文物理过程研究而言,由于山脊、山谷分别代表示分水性与汇水性,山脊线和山谷线的提取实质上也是分水线与汇水线的提取。 本次实验通过某区域栅格DEM掌握山脊线和山谷线这两个基本地形特征信息的理论及其基于DEM的提取方法与原理;同时,熟练掌握利用ArcGIS软件对这两个地形特征信息的提取方法。 实验原理: 1.本实验基于规则格网DEM数据使用平面曲率与坡形组合法提取山脊线和山谷线,首先利用DEM数据提取地面的平面曲率及地面的正负地形,取正地形上平面曲率的大值即为山脊,负地形上平面曲率的大值为山谷。实际应用中,由于平面曲率的提取比较繁琐,而坡向变率(SOA)在一定程度上可以很好地表征平面曲率。因此,提取过程中可以SOA代替平面曲率。 2.主要用到以下理论知识: 1)坡向变率:是指在提取坡向基础上,提取坡向的变化率,亦即坡向之坡度(Slope of Aspect,SOA)。它可以很好地反应等高线弯曲程度; 2)反地形DEM数据:求取原始DEM数据层的最大高程值,记为H,通过公式(H-DEM),得到与原来地形相反的DEM数据层,即反地形DEM数据; 3)地面坡向变率SOA:地面坡向变率在所提取的地表坡向矩阵的基础上沿袭坡度的求算原理,提取地表局部微小范围内坡向的最大变化情况。但是SOA在提取过程中在北面坡将会有误差产生,所以要将北坡坡向的坡向变率误差进行纠正,其公式为: SOA=(( [SOA1]+[ SOA2] )-Abs( [SOA1]-[ SOA2] ))/2 其中:SOA1为原始DEM数据层坡向变率,SOA2为反地形DEM数据层坡向变率。 4)焦点统计 5)ArcScan自动矢量化 流程图

ArcGIS之水文分析

ArcGIS教程之DEM水文分析详细图文教程,本教程和之前的两个教程有关联的,数据上是使用上一个教程的结果,步骤相互联系!最后会提供给大家数据和教程的链接!水文分析需要: 1.理解基于DEM数据进行水文分析的基本原理。 2.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。 下面开始教程: 工具/原料 ?软件准备:ArcGIS Desktop 10.0---ArcMap(spatial Analyst模块) ?数据准备:DEM(使用由本人前面的教程【ArcGIS地形分析--TIN及DEM 的生成,TIN的显示】中使用的原始数据。 方法/步骤 1.数据基础:无洼地的DEM 在ArcMap中加载 DEM数据,右击DEM图层,点击缩放至图层,显示全部。 2.在【ArcToolbox】中,(要打开扩展模块)执行命令[SpatialAnalyst工 具]——>[水文分析]——> [填洼],按下图所示指定各参数,其中Z限制——填充阈值,当设置一个值后,在洼地填充过程中,那些洼地深度大于阈值的地方将作为真实地形保留,不予填充;系统默认情况是不设阈值,也就是所有的洼地区域都将被填平。之后点击确定即可。 3.确定后执行结果得到无洼地的DEM数据[Fill_dem1]

4.关键步骤:流向分析 在上一步的基础上进行,在【ArcToolbox】中,执行命令[SpatialAnaly st工具]——>[水文分析]——>[流向],按下图所示指定各参数: 5.确定后执行完成后得到流向栅格[Flowdir_fill1],理解代表什么含义! 6.计算流水累积量 在上一步的基础上进行,在【ArcToolbox】中,执行命令[SpatialAnaly st工具]——>[水文分析]——>[流量],按下图所示指定各参数: 1.7 确定后执行完成得到流水累积量栅格[flowacc_flow1] 如图: 7.提取河流网络 首先,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 Anal yst 工具]——>[地图代数]——>[栅格计算器],在[地图代数表达式]中输入公式:Con(Flow Accumulation1>800,1),(这里的Flow Accumulat ion1要以上一步得到的文件名为准,注意是Con,不是con,大写第一个字母,不然出错)如图: [输出栅格]指定为:StreamNet保存路径和文件名任意)

arcgis实验报告

本科生实验报告 学院:资源与环境学院 课程名称:地理信息系统 班级: 12城规 学年学期: 2014 ——2015学年第一学期指导教师:朱小燕

实验一:Arc gis的认识 实验目的: 认识arc gis,熟悉Arc map、Arc globe基本功能 Arc map Arc globe 实验二:地理配准 实验目的: 利用影像配准工具(右键添加地理配准工具条)进行影像数据的地理配准实验步骤: 在地理配准编辑器下,不勾选自动校正,对图像进行控制点的添加

点击右键输入坐标值:X输入经度值,y输入纬度值 选取四点进行一阶多项式(防射) 配准结果:

实验三:矢量化 实验目的: 熟练编辑器的使用(点要素、线要素、多边形要素的数字化)实验步骤; 在目录下选择文件,新建new shapefile(点、线、面) 对图像上的点、线、面(城市、河流、省域)依次进行矢量化 最终矢量化成图为:

对所有的点、线、面矢量化完成后,再依次对点、线、面进行属性的修改,给每个点添加name:标注**城市;给线标注河流的名称;给省标注**省份(自治区)。 图层上点击右键——打开属性表,逐次进行修改 实验四:投影 实验目的: 掌握定义地图的基本步骤 实验步骤: 目录下→工具箱→系统工具箱→Data management tools

1)投影变换 定义投影 分别对点、线、面进行定义投影,坐标系选择:Beijing 1954 2)要素 投影 先选择地理坐标系:Asia——Beijing 1954 再选择投影坐标系:Gauss Kruger——Beijing 1954 ——Beijing 1954 GK zone 18N 投影后图像:

ArcGIS实验报告

3. 4实例与练习 练习一:ArcGIS9.3版本进行实验 3. 4. 1某地区地块的拓扑关系建立 1.背景 拓扑关系对于数据处理和空间分析具有重要意义,拓扑分析经常应用于地块查询、土地利用类型更新等。 2.目的 通过本例,掌握创建拓扑关系的具体操作流程,包括拓扑创建、拓扑错误检测、拓扑错误修改、拓扑编辑等基本操作。 3.要求 在Topology数据集中导人两个5hapefile,建立该要素数据集的拓扑关系,进行拓扑检验,修改拓扑错误,并进行拓扑编辑口 4.数据 Blocks.shp, Parcels. shp,分别为某地区的总体规划和细节规划的地块矢量数据,存放在随书光盘…\chp}\Exl中,结果数据存放....\Chp3\Result中。 1)创建地理数据库 (1)在ArcCatalog目录树中,右键单击【Result】文件夹,单击【新建】,单击【文件地理数据库】,输人所建的地理数据库名称;NewGeodatabase。在新建的地理数据库右键选择【新建】中的【要素数据集】,创建要素数据集。 (2)打开【新建要素数据集】对话框,如图所示,将数据集命名为Topology。 (3)单击【下一步】按钮,打开【新建要素数据集】对话框设置坐标系统,如图所示。 (4)单击【导入】按钮,为新建的数据集匹配坐标系统,选择Blocks.shp或Parcels. Shp。 (5)单击【添加】按钮,返回【新建要素数据集】属性对话框,这时要素数据集定义了坐标系统。 (6)单击【下一步】按钮,为新建的数据集选择垂直坐标系统,此处选择[None] (7)单击【下一步】按钮,设置容差,此处选择选择默认设置,点击【完成】,如图所示 2)向数据集中导人数据 (1)在Arccatalog目录树中,右键单击Result文件夹中的Topology数据集,右键单击【导入】|【要素类(多个) 】。 (2)打开【要素类至地理数据库(批量) 】对话框,如图所示。导入Blocks和Parcels,单击

ArcGIS实验报告与心得

地理信息系统实验报告与心得 院系:资源与环境学院 年级:2011级 班级:地信一班 姓名: 学号: 指导老师:冯慧敏 时间:2013.05.28

ArcGIS实验报告与心得 一.实验目的: (1)通过实习了解ArcGIS的发展,以及9.3系列软件的构成体系熟练掌握 (2)熟练掌握ArcMap的基本操作及应用 (3)了解及应用ArcGIS的分析功能模块A rcToolbox (4)加深对地理信息系统的了解 二.实验内容 实验一是对ArcGIS概述。介绍ArcGIS的发展,以及9.3系列软件的构成体系,了解桌面产品部分ArcMap、ArcCatalog和ArcToolbox的相关基础知识; 实验二讲解了视图数据的显示与管理 主要阐述如何让创建新的Map Document(工程文档),工程文档的保存,创建新数据层layer,数据层(Layer)的操作等; 实验三讲解了ArcMap下的数据编辑与修改编辑点、线、面文件的流程,点、线、面的主要生成方法和介绍了绘图工具、编辑菜单;实验四讲解了栅格数据矢量化介绍了ArcScan工具。ArcScan是Arcmap Desktop中栅格矢量化的扩展工具。它提供了一套强大且易使用的栅格矢量化工具。它使得用户可以通过捕捉栅格要素,以交互追踪或批处理的方式直接通过栅格影像创建矢量数据; 实验五讲解了符号编辑与属性表操作比如点状符号的制作,现状状符号的制作,面状符号的制作和属性表的常用操作如创建属性表、编

辑表格、表格查询、表格计算等; 实验六讲解了空间查找与空间分析。主要熟练掌握缓冲区分析和叠置分析中的图层擦除(Erase)、交集操作(Intersect)和图层合并(Union); 实验七讲解了矢量数据的最短路径分析和栅格数据的最佳路径分析。主要我们掌握网络分析和栅格数据的空间分析; 实验八讲解了图表与报告创建使用和图版设置与地图整饰。创建图表与使用图、表创建报表与使用报表和图版设置与地图整饰。 三.实验步骤及感想 通过这学期的ArcGIS实习,让我体验到了ArcGIS功能之强大,也让我对ArcGIS有了一个整体的认识。也让我知道了地理信息系统是做什么的,他能解决什么样的问题。比如运用ArcGIS的强大的分析功能做一个选址问题。就拿实验六来说,我们利用缓冲分析和叠置分析来完成选址问题。刚开始做实验时我就在思考,它是怎样去完成这样一个问题的呢?对于每个购房者第一个思考的问题当然是周围的环境,所以当然就要避开主干道的噪音干扰了。这就的用ArcGIS 中强大的缓冲分析了。缓冲区分析(Buffer)是对选中的一组或一类地图要素(点、线或面)按设定的距离条件,围绕其要素而形成一定缓冲区多边形实体,从而实现数据在二维空间得以扩展的信息分析方法。所以我们第一步要做的就是提取主干道。提取主干道是在交通网络图层的属性表选择。具体步骤:在右下角的打开option 选项中,在菜单中选择select by attributes,在select by attributes 对话框

ArcGIS实验报告第四章

练习:数据更新变换 4. 4.1背景 由于空间数据(包括地形图与DEM )都是分幅存储的.某一特定研究区域常常跨越不同图幅。当要获取有特定边界的研究区域时,就要对数形进行裁切、拼接、提取等操作,有时还要进行相应的投影变换。 4.4.2目的 通过练习,掌握数据提取、裁切‘拼接及投影变换的方法。 4.4.3要求 自水县跨两个1:25万图幅,要求提取出自水县行政范围内的DEM数据,将数据转换成高斯克吕格投影系统。 4. 4. 4数据 矢量数据Vector. shp:为白水县的行政范围。 DEM数据:为地理坐标系统 实验数据存放在随书光盘…\chp4\Exl中,读者可将其拷贝至E盘根目录 4. 4. 5操作步骤 1、白水县行政范围的提取 加载原始数据。直接打开地图文档Chp4\Ex1\chp4_ex1.mxd (1)选择分析工具——〉提取——〉筛选,打开对话框 (2)再输入要素文本框中选择Vector.shp. (3)在输出要素类文本框键入输出的数据的路径与名称 (4)单击表达式可选文本科旁边的SQL按钮,打开查询构建器对话框,设置SQL表达

式:“NAME”= ‘白水县’ (5)单击确定

2.DEM数据拼接 加载横跨白水县的两幅DEM数据,DEM1、DEM2 (1)选择数据管理工具——〉栅格——〉栅格数据集——〉镶嵌至新栅格工具,探出对话框 (2)在输入栅格文本框中选择DEM1 和DEM2

(3)在输出位置文本框键入数据存储位置 (4)在具有拓展名的栅格数据集名称文本框设置输出数据的名称 (5)在像素类型可选窗口,设置输出数据栅格类型 (6)在波段数文本框中键入“1” (7)在镶嵌运算符可选窗口,确定镶嵌重叠部分的方法,这里选择MEAN,表示重叠部分的结果数据取重叠栅格的平均值 (8)单击确定

ARCGIS水文分析

ARCGIS水文分析 水文分析是DEM数据应用的一个币要方式。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卞要输入数据。表ICI水文分析模型应用十研究与地表水流有关的各种自然现象如洪水水位及泛滥情况,或者一划定受污染源影响的地区,以及预测当某一地区的地貌改变时一对整个地区将造成的影响等,应用在城市和区域规划、农业及森林、交通道路等许多领域,对地球表ICI形状的理解也具有}一分要的b,义。这些领域需要知道水流怎样流经某一地区,以及这个地区地貌的改变会以什么样的方式影响水流的流动。 基十DEM的地表水文分析的卞要内容是利用水文分析土具提取地表水流径流模型的水流方向、汇流祟积量、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。通过对这些基木水文因子的提取和基木水文分析,可以在DEM表ICI之 上再现水流的流动过程,最终完成水文分析过程。 主要介绍ArcGIS水文分析模块的应用。ArcGIS提供的水文分析模块卞要用来建立地表水的运动模型,辅助分析地表水流从哪里产生以及要流向何处,再现水流的流动过程。同时,通过水文分析土具的应用,也可以有助了解排水系统和地表水流过程的一些基木的概念和关键的过程,以及怎样通过ArcGIS水文分析土具从DEM数据上获取更多的水文信息。 ArcGIS9将水文分析中的地表水流过程集合到ArcToolbox里,卞要包括水流的地表模拟过程中的水流方向确定、汁地填平、水流祟不}一矩阵的生成、沟谷网络 的生成以及流域的分割等。 1.无洼地DEM生成

DEM被认为是比较光滑的地形表n的模拟,但是由十内插的原因以及一些真实地形(如喀斯特地貌)的存在,使得DEM表ICI存在着一些}u}陷的区域。那么这些区域在进行地表水流模拟时一,由十低高程栅格的存在,从而使得在进行水流流向不}一算时一在该区域的得到不合理的或错误的水流方向,因此,在进行水流方向的不}一算之前,应该首先对原始DEM数据进行汁地填充,得到无洼地的DEMO 水流方向是指水流离开何一个栅格单儿时一的指向。在ArcGIS个邻域栅格编码,水流方向便可以其中的某一值来确定,栅格方向编码例如:如果中心栅格的水流流向I,边,则其水流方向被赋中通过将中心栅格的8值为160输出的方向值以2的幂值指定是因为存在栅格水流 方向不能确定的情况,此时一须将数个方向值相加,这样在后续处理中从相加结果便可以确定相加时一中心栅格的邻域栅格状己。 1.2水流流向编码 水流的流向是通过不}一算中心栅格与邻域栅格的最大距离权落差来确定。距离权落差是指中心栅格与邻域栅格的高程差除以两栅格间的距离,栅格间的距离与方向有关,如果邻域栅格对中心栅格的方向值为2, 8, 32, 128,则栅格间的距离为2的开平方根,否则距离为1。 1.1.2洼地计算 注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那些地方是注地,然后再对注地进行填充。有一点必须清楚的是,并不是所有的注地区域都是由十数 据的误差造成的,有很多洼地区域也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 注地深度,判断哪些地区是由十数据误差造成的注地而哪些地区又是真实的地表形态,然后在进行注地填充的过程中,设置合理的

基于ArcGIS 10.0的DEM分析与可视化 实验报告

一、实验目的 1、掌握利用ArcGIS三维分析模块进行创建表面的基本方法.。 2、掌握利用ArcGIS三维分析进行各种表面分析的基本方法,并能进行表面创建及景观图 制作。 3、掌握地形特征信息的提取方法,能利用ArcGIS软件基于DEM对山脊线和山谷线的提取。 4、掌握三维场景中表面及矢量要素的立体显示其原理与方法,熟练掌握ArcGIS软件表面 及矢量要素杂场景中的三维显示及其叠加显示。 5、熟练掌握ArcScene三维场景中要素、表面的多种可视化方法。 6、通过制作某区域的飞行动画,实现对该区域的宏观浏览,掌握地形的三维显示与飞行动 化的制作方法。 二、主要实验器材(软硬件、实验数据等) 计算机硬件:Lenovo Y460N 计算机软件:ArcGIS10.0软件 实验数据:《ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程》随书光盘 三、实验内容与要求 1、表面分析 要求: (1)熟悉ArcGIS三维分析工具中的表面分析工具。 (2)进一步分析表面,包括计算表面积、体积、坡度、坡向等,设置阴影地貌等以增强可视化,或者从一个特定的位置或路径设置可视化的更高级别的可视性分析等。 操作: (1)计算表面积与体积: 1)打开“面积与体积统计数据”工具,在对话框中如下图设置,点击“计算统计 数据”,得到面积和体积统计数据。 图1 计算表面积与体积 (2)坡度的计算: 1)选择表面分析的坡度工具: “Spatial Analyst 工具”→“表面分析”→“坡度”。

2)在打开的对话框中如图2设置,生成坡度栅格图像如图3。 图2:“坡度”对话框 图3 坡度栅格图像 (3)坡向的计算: 1)选择表面分析的坡向工具: “Spatial Analyst 工具”→“表面分析”→“坡向”。 2)在打开的对话框中设置,生成坡向图像如图4。 图4 坡向图像 (4)可视性分析: 1)视线瞄准线的创建:选择 “创建透视线”工具。 2)在打开的对话框中设置,并选择透视线的点;如图5所示。

ArcGIS之水文分析

ArcGIS之水文分析

ArcGIS教程之DEM水文分析详细图文教程,本教程和之前的两个教程有关联的,数据上是使用上一个教程的结果,步骤相互联系!最后会提供给大家数据和教程的链接!水文分析需要: 1.理解基于DEM数据进行水文分析的基本原理。 2.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。 下面开始教程: 工具/原料 ?软件准备:ArcGIS Desktop 10.0---ArcMap(spatial Analyst模块) ?数据准备:DEM(使用由本人前面的教程【ArcGIS地形分析--TIN及DEM 的生成,TIN的显示】中使用的原始数据。 方法/步骤 1.数据基础:无洼地的DEM 在ArcMap中加载 DEM数据,右击DEM图层,点击缩放至图层,显示全部。

2.在【ArcToolbox】中,(要打开扩展模块)执行命令[SpatialAnalyst工 具]——>[水文分析]——> [填洼],按下图所示指定各参数,其中Z限制——填充阈值,当设置一个值后,在洼地填充过程中,那些洼地深度大于阈值的地方将作为真实地形保留,不予填充;系统默认情况是不设阈值,也就是所有的洼地区域都将被填平。之后点击确定即可。 3.确定后执行结果得到无洼地的DEM数据[Fill_dem1]

4.关键步骤:流向分析 在上一步的基础上进行,在【ArcToolbox】中,执行命令[SpatialAnaly st工具]——>[水文分析]——>[流向],按下图所示指定各参数: 5.确定后执行完成后得到流向栅格[Flowdir_fill1],理解代表什么含义!

ArcGIS实验报告——专题地图制作

《地理信息系统概论》实验报告 ——专题地图制作 实验主题:专题地图的制作 实验时间:2013年10月30日 实验目的:将江苏省各市产业结构经过整饰而组合成内容充实、表现方式多样、易于编辑修改与动态更新能力强的专题地图。 实验数据:江苏省空白地图、07年地区生产总值统计 实验内容及步骤: 一、数据格式转换 在ArcView中,不支持“.xls”的数据,因此在使用数据的时候首先要进行数据格式转换,步骤如下:打开Excel→选中所需要的数据表→文件→另存为→保存类型选择“DBF4”。 二、创建一项新的专题地图 1、打开Arcview→with a new View→OK→Add Theme,各项设置如下图所示:

这样,空白的江苏地图就添加到了ArcView之中。 2、表格数据连接

在untitled的窗口中选择“tables”→add,出现如下图所示的对话框: 选择刚才转换成“.dbf”格式的文件(本实验报告选用的是“07统计数据”),出现表格1。此时激活View1窗口,选择“open theme table”,出现表格2。 通过点击“公共字段名”而选定连接字段。 在本实验中,源表是表格1,目标表是表格2,公共字段名是“市县” 先选择源表中的“市县”,然后选择目标表中的“市县”→菜单栏中的“Table”→“join”,表格连接完成。 3、饼状图呈现 双击空白地图→出现如下对话框: 属性设置: (1)Lengend Type选择chat; (2)在fields中选择所需要的字段,本实验选择第一产业、第二产业、第三产业三个关键词。 (3)双击色块可以改变配色。 效果如右图所示。

如何使用ArcGIS进行水文分析(完整版)

如何使用ArcGIS 进行水文分析 对于做水利的朋友来说有时候需要进行水文的分析,今天给大家分享一下如何通过ArcGIS 进行水文分析,材料可以通过水经注万能地图下载器进行下载。工具/ 原料 水经注万能地图下载器ArcGIS 方法/ 步骤 1. 打开水经注万能地图下载器,框选上需要进行水文分析的地方并下载(图1) 图1 2.下载完成后会自动导出成tif 格式的高程DEM数据,将其加载到ArcGIS 内(图2)。【说明】:此处下载生成的tif 格式的图片即为大家常说的DEM数据,直接加载到ArcGIS 内即可使用。

图2 3. 点击“自定义”→“扩展模块”(图3),在弹出的对话框中将“空间分析” Spatial Analyst )工具勾选上(图4)。 图3

图4 4. 在ArcToolbox 中点击“ Spatial Analyst 工具”→“水文分析”→“填洼” (图5),在弹出的“填洼”对话框中按图 6 进行设置。其中Z限制——填充阈值,当设置一个值后,在洼地填充过程中,那些洼地深度大于阈值的地方将作为真实地形保留,不予填充;系统默认情况是不设阈值,也就是所有的洼地区域都将被填平。【特别说明】:为了保证最终分析成功,在最终的结果之前,所有输出的数据都默认保存名称和路径,这就需要我们记清楚哪个名称是对应的哪个成果,后面会有用。

图5 图6 5. 填洼完成后得到名称为 “ Fill_tif3 的填洼成 果, 在ArcToolbox 工具中点击Spatial Analyst 工具”→“水文分析”→“流向”图7 ),在弹出的“流 向” 对话框中进行如图8 所示的设置,将上一步得到 的 Fill_tif3 ”填洼数据作为

arcgis实习心得体会

arcgis实习心得体会 篇一:arcGiS实验报告与心得 地理信息系统实验报告与心得 院系:资源与环境学院 年级:20XX级 班级:地信一班 姓名: 学号: 指导老师:冯慧敏 时间:20XX.05.28 arcGiS实验报告与心得 一.实验目的: (1)通过实习了解arcGiS的发展,以及9.3系列软件的构成体系熟练掌握 (2)熟练掌握arcmap的基本操作及应用 (3)了解及应用arcGiS的分析功能模块arcToolbox (4)加深对地理信息系统的了解 二.实验内容 实验一是对arcGiS概述。介绍arcGiS的发展,以及9.3系列软件的构成体系,了解桌面产品部分arcmap、arccatalog和arcToolbox的相

关基础知识; 实验二讲解了视图数据的显示与管理 主要阐述如何让创建新的mapdocument(工程文档),工程文档的保存,创建新数据层layer,数据层(Layer)的操作等; 实验三讲解了arcmap下的数据编辑与修改编辑点、线、面文件的流程,点、线、面的主要生成方法和介绍了绘图工具、编辑菜单;实验四讲解了栅格数据矢量化介绍了arcScan工具。arcScan是arcmapdesktop中栅格矢量化的扩展工具。它提供了一套强大且易使用的栅格矢量化工具。它使得用户可以通过捕捉栅格要素,以交互追踪或批处理的方式直接通过栅格影像创建矢量数据; 实验五讲解了符号编辑与属性表操作比如点状符号的制作,现状状符号的制作,面状符号的制作和属性表的常用操作如创建属性表、编 辑表格、表格查询、表格计算等; 实验六讲解了空间查找与空间分析。主要熟练掌握缓冲区分析和叠置分析中的图层擦除(Erase)、交集操作(intersect)和图层合并(Union);实验七讲解了矢量数据的最短路径分析和栅格数据的最佳路径分析。主要我们掌握网络分析和栅格数据的空间分析; 实验八讲解了图表与报告创建使用和图版设置与地图整饰。创建图表与使用图、表创建报表与使用报表和图版设置与地图整饰。三.实验步骤及感想 通过这学期的arcGiS实习,让我体验到了arcGiS功能之强大,也让我对arcGiS有了一个整体的认识。也让我知道了地理信息系统是做

ArcGIS空间分析报告——找出某药材地生长区域

课程:ArcGIS空间分析 实验目的:利用GIS空间分析方法,结合等高线及温度和降水数据,在充分分析某药材的生长习性的情况下,找到其生长区域,从而能够更好的保护该药材的生长环境。 数据来源:本实验所采用的数据均来自ArcGIS地理信息系统空间分析实习教程,数据有:山区等高线数据contour.shp 和山区观测点采集的年平均温度和年总降水数据climate.txt. 实验要求:根据所给条件,确定某区域适合种植这种药材的范围,求出适合种植的面积。 (1)这种药材一般生长在沟谷两侧较近的区域(不超过 500m) (2)这种药材喜阳 (3)生长气候环境为年平均温度10度-12度 (4)年总降水量为550-680mm 实验流程:利用该山区等高线数据生成DEM,基于DEM进行水文分析,提取沟谷网络;基于DEM提取坡向数据,重分类划分阴阳坡。 利用观测点采集的年平均温度和年总降水数据分别进行表面内插,生成年平均温度栅格数据和年总降水栅格数据。提取年平均温度10度-12度的区域和年总降水为

550mm-680mm的区域。 综合叠加分析满足上述4个条件的区域,得到适合该药材生长的区域,并制作专题图,计算该适合区域的面积。实验步骤: 1.利用等高线,构建DEM。首先打开ArcMap,加载等高线数据,在ArcToolbox中,选择【3D Analyst】|【Tin 管理】|【创建Tin】工具,打开工具对话框,生成tin。空间参考依然导入contour相同的坐标系统。 2.将Tin转换成格网DEM,以便于进行表面分析和与其他数据的叠加分析。选择【3D Analyst工具】|【转换】|【由Tin转出】|【Tin转栅格】工具,打开工具对话框。

arcgis之地形5山脊山谷线提取

致可以分为以下五种: 1) 基于图像处理技术的原理; 2) 基于地形表面几何形态分析的原理; 3) 基于地形表面流水物理模拟分析原理; 4) 基于地形表面几何形态分析和流水物理模拟分析相结合的原理; 5) 平面曲率与坡形组合法。 平面曲率与坡形组合法提取的山脊、山谷的宽度可由选取平面曲率的大小来调节,方 法简便,效果好。该方法基本处理过程为:首先利用 DEM数据提取地面的平面曲率及地面的正负地形,取正地形上平面曲率的大值即为山脊,负地形上平面曲率的大值为 山谷。实际应用中,由于平面曲率的提取比较繁琐,而坡向变率(SOA)在一定程度 上可以很好地表征平面曲率。因此,下面的提取过程以 SOA代替平面曲率。 具体提取过程为: 1)激活 DEM 数据,在 Spatial Analysis 下使用surface 菜单下的Derive Aspect 命令,提取 DEM 坡向层面,记为 A; 2)激活 A 层面,在 Spatial Analysis 下使用 surface 菜单下的 Derive Slope 命令,提取A 层面的坡度信息,记为 SOA1; 3)求取原始 DEM 数据层的最大高程值,记为 H;通过 Spatial Analysis 下的栅格计 算器Calculator,公式为(H-DEM),得到与原来地形相反的 DEM 数据层,即反地 形 DEM 数据;

4)基于反地形 DEM 数据求算坡向值; 5)利用 SOA 方法求算反地形的坡向变率,记为 SOA2; 6)在Spatial Analysis 下使用栅格计算器 Calculator,公式为SOA = (([SOA1]+[SOA2])-Abs([SOA1]-[SOA2]))/ 2,即可求出没有误差的 DEM 的坡向变率SOA; 7)激活原始 DEM 数据,在 Spatial Analysis 下使用栅格邻域计算工具 Neighborhood Statistics;设置 Statistic type 为平均值,邻域的类型为矩形(也可以为圆),邻域的大小为 275×275 MAP,则可得到一个邻域为 275×275 MAP的矩形的平均值层面,记为 B; 8)在 Spatial Analysis 下使用栅格计算器 Calculator,公式为 C =[DEM]-[B],即可求出正负地形分布区域, 9)在 Spatial Analysis下使用栅格计算器 Calculator,公式为 D =[C] >0 & SOA > 70,即可求出山脊线; 10)同理,在栅格计算器 Calculator 中,修改公式为 D =[C] < 0 & SOA > 70,即可 求出山谷线。

ArcGIS水文分析

实验四、水文分析-DEM应用 专业年级:地信071姓名:王媛媛学号:06407024 一、实验目的与要求 1.实验目的 水文分析:根据DEM提取河流网络,进行河网分级,计算流水累积量、流向、水流长度、根据指定的流域面积大小自动划分流域。 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。 ②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。 2.实验要求 ①了解水文分析工具 2DEM的预处理:填洼与削峰 3流向分析 4计算流水累积量 5计算水流长度(流程) 6提取河流网络 7流域分析 二、实验原理 水文分析基本步骤

①无洼地的DEM 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。 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。 方向约定如左图:共有八个方向,分别是2的n次方。 水流的流向是通过计算中心栅格与邻域栅格的最大距离权落差来确定的。距离权落差是指中心栅格与邻域栅格的高程差除以两栅格间的距离,栅格间的距离与方向有关,如果邻域栅格对中心栅格的方向值为2、8、32、128,则栅格间的距离为SQRT(2)≈1.414,否则距离为1。如果高程差为正值,则为流出;负值则为流入。 ③汇流累积量 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而来的。对每一个栅格来说,其汇流累积量的大小代表着其上游有多少个栅格的水流方向最终汇流经过该栅格,汇流累积的数值越大,该区域越易形成地表径流。图有些地方的计算不是太理解 ④水流长度(流程) 水流长度通常是指在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。目前水流长度的提取方式主要有两种,一种是顺流计算(Downstream),一种是朔流计算(Upstream)。顺流计算是计算地面上每一点沿水流方向到该点所在流域出水口最大地面距离的水平投影;朔流计算者是计算地面上每一点沿水流方向到其流向起点间的最大地面距离的水平

arcgis栅格数据空间分析实验报告

实验五栅格数据的空间分析 一、实验目的 理解空间插值的原理,掌握几种常用的空间差值分析方法。 二、实验内容 根据某月的降水量,分别采用IDW、Spline、Kriging方法进行空间插值,生成中国陆地范 围内的降水表面,并比较各种方法所得结果之间的差异,制作降水分布图。 三、实验原理与方法 实验原理:空间插值是利用已知点的数据来估算其他临近未知点的数据的过程,通常用于将 离散点数据转换生成连续的栅格表面。常用的空间插值方法有反距离权重插值法(IDW)、 样条插值法(Spline)和克里格插值方法(Kriging)。 实验方法:分别采用IDW、Spline、Kriging方法对全国各气象站点1980年某月的降水量进 行空间插值生成连续的降水表面数据,分析其差异,并制作降水分布图。 四、实验步骤 ⑴打开arcmap,加载降水数据,行政区划数据,城市数据,河流数据,并进行符号化,对 行政区划数据中的多边形取消颜色填充 ⑵点击空间分析工具spatial analyst→options,在general标签中将工作空间设置为实验数据所在的文件夹

⑶点击spatial analyst→interpolate to raster→inverse distance weighted,在input points下拉框中输入rain1980,z字段选择rain,像元大小设置为10000 点击空间分析工具spatial analyst→options,在extent标签中将分析范围设置与行政区划一致,点击spatial analyst→interpolate to raster→inverse distance weighted,在input points下拉框中输入rain1980,z字段选择rain,像元大小设置为10000 点击空间分析工具spatial analyst→options在general标签中选province作为分析掩膜,点击spatial analyst→interpolate to raster→inverse distance weighted,在input points下拉框中输入rain1980,z字段选择rain,像元大小设置为10000

ARCgiss水文提取2

利用ArcGIS水文分析工具提取河网的操作 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_exam1 3.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。 5.生成河网矢量 这里主要使用ArctoolBox->Spatial Analysis Tools->Stream to Feature工具.Input Stream raster 为第四步只有0、1值的河网栅格。流向栅格使用第二步所生成的栅格数据。 6.矢量河网处理 由于Stream to Feature工具.将所有栅格象素均转为矢量线段。所以要进行处理,方法是利用属性查询的方法把所有GRID_CODE为1的全部选择出来。导出就得到了由dem所生成的河网矢量。 7.处理结果 最后,得到的河网如下图所示。但是由于是栅格转换而来。生成的河网并不是连续的矢量。可以根据需要做简单的处理。

基于ArcGIS的水文分析原理

1基本原理 DEM是数字高程模型的英文简称(Digital Elevation Mode),是流域地形、地物识别的重要原始资料。自20世纪60年代以来,在利用数字高程模型DEM提取流域水文特征,模拟地表水文过程方面,国内外都开展了大量的研究。 1.1基于DEM进行流域分析的原理 从DEM提取流域特征,一个良好的流域结构模式是确定算法的前提和关键。1967年ShreveL¨描述的流域结构模式一直被后来的水文学者所引用.并设计了一些成熟的算法。 Shreve使用一个具有一个根的树状图来描述流域结构(如图1所示)。在这个结构中,主要包括两个部分,一部分是结点集,一部分是界线集。沟谷结合点和沟谷源点共同组成一个沟谷结点集。所有的沟谷段组成沟谷段集,形成一个沟谷网络;所有的分水线段组成分水线段集,形成一个分水线网络;沟谷段集和分水线段集共同组成界线集。 图1 流域结构模式图 (a) (b) (c) (f) (d) (e) (g) (h) 沟谷网络中的每一段沟谷都有一个汇流区域,这些区域由流域分水线集来控制。外部沟谷段有一个外部汇流区.而内部沟谷段有两个内部汇水区,分布在内部沟谷段的两侧。整个流域被分割成一个个子流域.每个子流域好象是树状图上的一片“叶子”。 Shreve的树状图流域结构模型是简单明确的.虽然沟谷网络的结点模型和线模型与在栅格DEM中用于表示沟谷结点和沟谷线的栅格点和栅格链之间存在着拓扑不一致性。但它给出了沟谷网络、分水线网络和子汇流区的定义,明确表达了它们之间的相关关系,成为设计流域特征提取技术的基础。

1.2常用算法 流向判定建立在3×3 的DEM 栅格网的基础上,其方法有单流向法和多流向法之分,但单流向法因其确定简单、应用方便而应用广泛。 1.2.1单流向法 单流向法假定一个栅格中的水流只从一个方向流出栅格,然后根据栅格高程判断水流方向。目前应用的单流向法是D8法。此外,还有Rho8 方法、DEMON 法、Lea 法和D∞法等。最常用的是D8 法:假设单个栅格中的水流只能流入与之相邻的8 个栅格中。它用最陡坡度法来确定水流的方向,即在3×3 的DEM 栅格上,计算中心栅格与各相邻栅格间的距离权落差(即栅格中心点落差除以栅格中心点之间的距离),取距离权落差最大的栅格为中心栅格的流出栅格。 所谓最陡坡度法的原理是假设地表不透水,降雨均匀.那么流域单元上的水流总是流向最低的地方“窗口滑动指以计算单元为中心,组合其相邻的若干个单元形成一个窗口”,以“窗口”为计算基本元素,推及整个DEM,求取最终结果。 目前应用最广泛的是基于流向分析和汇流分析的流域特征提取技术。Jenson and Domingue (1988)设计了应用该技术的典型算法,该算法包括3个过程:流向分析,汇流分析和流域特征提取。 1)流向分析:以数值表示每个单元的流向。数字变化范围是1~255。其中1:东;2:东南;4南;8:西南;16:西;32:西北;64:北;128:东北。除上述数值之外的其它值代表流向不确定,这是由DEM中洼地”和“平地”现象所造成的。所谓“洼地”即某个单元的高程值小于任何其所有相邻单元的高程。这种现象是由于当河谷的宽度小于单元的宽度时,由于单元的高程值是其所覆盖地区的平均高程,较低的河谷高度拉低了该单元的高程。这种现象往往出现在流域的上游。“平地指相邻的8个单元具有相同的高程,与测量精度、DEM单元尺寸或该地区地形有关。这两种现象在DEM 中相当普遍,Jenson and Domingue 在流向分析之前,将DEM进行填充;将“洼地”变成“平地”,再通过一套复杂的迭代算法确定“平地”流向。流向分析过程如图所示。

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