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ArcGIS 空間分析之水文分析

ArcGIS 空間分析之水文分析
水文分析模塊是ArcGIS空間分析中的一個功能模塊,它的功能主要是通過DEM提取地表水徑流模型的水流方向、匯流量積累、水流長度、河流網絡(包括河流網絡的分級等)以及對研究區的流域進行分割等。通過對這些基本水文因子的提取和基本水文分析,可以在DEM表面上再現水流的流動過程,最終完成水文分析的過程。

ArcGIS的水文分析功能模塊包括11個工具,名稱和功能分別為:

1Basin:盆域分析工具。用于劃分出研究區所有的流域盆地。

       流域盆地是由分水嶺分割而成的匯水區域。它通過對水流方向數據的分析確定出所有相互連接并處于同一流域盆地的柵格。流域盆地的確定首先是要確定分析窗口邊緣的出水口的位置,也就是說,在進行流域盆地的劃分中,所有的流域盆地的出水口均處于分析窗口的邊緣。當確定了出水口的位置之后,其流域盆地集水區的確定類同于洼地貢獻區域的確定,也就是找出所有流入出水口的上游柵格的位置。

2Fill:洼地填充工具。在柵格數據表面填充洼地以去除數據的小瑕疵。

       DEM被認為是比較光滑的地形表面模擬,但是由于內插的原因以及一些真實地形的存在,使得DEM表面存在著一些凹陷的區域,那么這些區域在進行地表水流模擬時,由于低高程的存在,從而使得在進行水流流向計算時在該區域得不到合理的或錯誤的水流方向,因此在進行水流方向的計算之前,應該首先對DEM數據進行洼地填充,得到無洼地的DEM

 

3Flow Accumulation:流量工具。

       在地表徑流模擬過程中,匯流累積量是基于水流方向數據計算而來的。對每一個柵格來說,其匯流累積量的大小代表著其上游有多少個柵格的水流方向最終匯流經過該柵格,匯流累積的數值越大,該區域越易形成地表徑流。

 

4Flow Direction:流向工具。

       根據每個象元和它最鄰近的八個象元之間的最大象元距離權落差來確定水的流向,得到一個流向的柵格數據,這種方法也叫D8算法。

 

5Flow Length:水流長度工具。

       水流長度通常是指在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。

 

6Sink:洼地計算工具。

       洼地區域是水流方向不合理的地方,可以通過水流方向來判斷那些地方是洼地,然后再對洼地進行填充。有一點必須清楚的是,并不是所有的洼地區域都是由于數據的誤差造成的,有很多洼地區域也是地表形態的真實反映,因此,在進行洼地填充之前,必須計算洼地深度,判斷哪些地區是由于數據誤差造成的洼地而哪些地區又是真實的地表形態,然后在進行洼地填充的過程中,設置合理的填充閾值。

 

7Snap Pour Point:捕捉傾瀉點工具。

       在定義的范圍內捕捉到流量最大的那個象元就是傾瀉點。

 

8Stream Link:河流連接工具。

       Stream link 是記錄著河網中的一些節點之間的連接信息,主要記錄著河網的結構信息。Stream link的每條弧段連接著兩個作為出水點或匯合點的結點,或者連接著作為出水點的結點和河網起始點。 因此通過 Stream link 的計算,即得到每一個河網弧段的起始點和終止點。同樣,也可以得到該匯水區域的出水點。

 

9Stream Order:河網分級工具。

       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。

 

10Stream to Feature:柵格河網矢量化。

       把柵格類型的河網轉換矢量類型。

 

11Watershed:分水嶺工具。用于生成分水嶺柵格。

       分水嶺是將流體(通常是水)匯集到公共出水口使其集中排放的上坡區域。它可以是較大分水嶺的一部分,也可包含被稱為自然子流域的較小分水嶺。分水嶺之間的邊界被稱作流域分界線。出水口或傾瀉點是表面上水的流出點。它是分水嶺邊界上的最低點。

 

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