首页软件基础教程ArcGIS【ArcGIS工具箱】56...

【ArcGIS工具箱】56.水文分析——流向

系列配套练习数据下载链接:

链接:https://pan.baidu.com/s/1imKDcw9wZWk_ItR8fwugZw?pwd=mnsj 提取码:mnsj
如有需要请尽快下载如若失效,我也会在最新发布文章中更新下载链接。



水文分析工具集专门用于为自然地表上的汇流建立模型,但前提假设是对于任何一个像元,水都可以从多个相邻像元流入但仅从一个像元流出。
水文分析工具可用于解决各种水资源管理问题,例如洪水模拟、水资源管理和流域分析等。水文分析工具集包括盆域填洼流量流向流动距离水流长度捕捉倾泻点河流链河网分级栅格河网矢量化、分水岭十二个工具
本次主要介绍流向工具。
  • 1、概念:

流向工具用于确定从栅格中的每个像元流出的方向,流向分析是水文分析的基础,可用于后续的流量、分水岭、河流网络等分析。

流向工具基于数字高程模型(DEM)中的高程信息来确定每个像元(或单元格)的水流方向,即水从每个像元流向哪个相邻的像元。
流向工具支持多种流向建模算法,包括D8、多流向(MFD)和D-Infinity(DINF)。其中,D8算法是最常用的方法之一,它将水流方向限制为八个可能的相邻像元之一;多流向算法则允许水流分散到多个相邻像元,这在模拟复杂地形中的水流时更为准确;D-Infinity算法则提供了更平滑和连续的水流方向,适用于高分辨率的DEM数据。
ArcGIS中流向分析默认采用的是D8算法,该算法对中心像元的8个邻域栅格编码来表示该中心像元存在八个有效的输出方向,流向编码如下图所示

然后,通过计算每个像元的最陡下降方向或最大下降方向确定流向,计算公式如下:
maximum_drop = change_in_z-value / distance * 100
其中:
  • change_in_z-value:相邻像元的高程差;
  • distance像元中心之间的距离。如果像元大小为 1,则两个像元之间的距离为 1,两个对角线像元之间的距离为 1.414(2 的平方根)。
下面举例说明流向工具计算过程。
在示例中,栅格数据集为的6×6的栅格数据,示意高程值如下所示:

在计算流向时,可能存在以下几种情形:
  • 情形一:

该工具根据每个像元的最陡下降方向确定流向,例如,右下角的像元(红色),相邻像元的高程差为方向一,但是通过计算可以看到最大下降方向为方向二,使用表示该方向的值(4)对输出像元进行赋值。
如果多个像元的最大下降方向都相同,则会扩大相邻像元范围,直到找到最陡下降方向为止。

  • 情形二:
如果某像元低于八个相邻像元,则将为该像元指定其相邻像元的最低值,并将流向定义为朝向此像元。
例如,右下角的像元(红色),其像元值低于所有相邻像元,因此计算时会将该像元值赋值为所有相邻像元中的最小值(34),方向也指向该值所在的像元(流向 = 2)

  • 情形三:

如果像元的值在多个方向上均发生相同变化,并且该像元是凹陷点的一部分,则该像元的流向将被视为未定义。此时,该像元在输出流向栅格中的值将为这些方向的总和。例如,图中像元(红色),其向右(流向 = 1)、右下(流向 = 2)和向下(流向 = 4)的变化相同,则该像元的流向为 1 + 2 + 4 = 7。

可以使用汇工具将具有未定义流向的像元标记为凹陷点。

最终,得到流向分析栅格:

  • 2、工具:
加载DEM栅格数据【elevation】

选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→水文分析→流向】工具,进行相关设置。

  • 强制所有边缘像元向外流动:若勾选此项,表示所有在DEM数据边缘的栅格的水流方向全部是流出DEM数据区域,一般默认不勾选。

  • 输出下降率栅格数据:为可选项,下降率栅格用于返回从沿流向的各像元到像元中心间的路径长度的最大高程变化率(以百分比表示)。反映了在整个区域中最大坡降的分布情况。

通过得到的流向栅格数据(出现了1,2,4,8,16,32,64,128以外的值可以看出使用的DEM数据中存在汇(关于汇会在下篇文章中介绍):


————————————————-

《ArcGIS工具箱》系列内容目录(持续更新):

……

45.邻域分析——焦点统计
46.邻域分析——块统计
47.邻域分析——滤波器
48.邻域分析——焦点流
49.邻域分析——线统计
50.邻域分析——点统计
51.区域分析——分区几何统计
52.区域分析——分区统计
53.区域分析——面积制表
54.区域分析——区域直方图
55.区域分析——区域填充

……


本篇文章来源于微信公众号: 码农设计师

RELATED ARTICLES

欢迎留下您的宝贵建议

Please enter your comment!
Please enter your name here

- Advertisment -

Most Popular

Recent Comments