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【ArcGIS工具箱】59.水文分析——流量

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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、汇、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。
本次主要介绍流量工具。
  • 1、概念:

流量工具用于计算累积流量,即流入输出栅格中的每个下坡像元的所有像元的累积权重。未提供任何权重栅格,因此计算时会将权重 1 应用到每个像元,计算流入每个像元的像元个数。如若选择应用权重栅格(用于控制流量分配,那么计算累计流量时,会乘以每个像元的权重值

权重栅格数据一般是指考虑到降水、土壤以及植被等对径流影像的因素分布不平衡而得到的,从而对每一个栅格赋值权重,能更详细模拟该区域的地表特征。

例如,可以采用雨量等值面、地貌渗透率等栅格数据作为权重栅格。

在计算累积流量时,需要使用流向栅格数据,因此可使用 D8、多流向 (MFD) 或 D-Infinity (DINF) 方法创建输入流向。这三种方法的输入流向栅格的类型会影响流量工具划分与累积每个像元的流量的方法。默认使用D8算法。

计算的累计流量并不是水文学意义上的河流流量,这里的流量指的是有多少个像元的水流汇流到某一像元上,其实是一个空间范围的概念。

下面举例说明流量工具根据原始DEM数据计算累计流量的处理过程。
  • 未提供任何权重栅格:

在示例中,原始DEM数据为像元大小为2的6×6的栅格数据,首先使用流向工具生成流向栅格数据:

然后,根据流向栅格数据计算流入每个像元的像元个数,即得到累计流量。例如,下图中的像元,总共获得7个像元输入的流量,因此该像元值为7:

依次计算流入每个像元的像元个数,最终得到累积流量:

  • 提供权重栅格:

例如,下图中,在计算流量时,加入了像元值全为2的权重栅格,那么最后得到的流量值会是上面示例中的2倍。

得到流量栅格数据后,可以通过应用阈值选择高累积流量的像元来标识河道通过应用阈值选择流量为零的像元来识别山脊
  • 2、工具:
加载填挖处理之后的DEM栅格数据Fill_elevation】。
然后生成流向栅格数据【FlowDirection_Fill】:

选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→水文分析→流量】工具,进行相关设置。
  • 输入权重栅格数据:权重栅格数据一般是指考虑到降水、土壤以及植被等对径流影像的因素分布不平衡而得到的,从而对每一个栅格赋值权重,能更详细模拟该区域的地表特征。如果没有该数据,系统默认所有栅格的权重为1。

得到流量栅格数据后,除了可以通过应用阈值选择来标识河道或者识别山脊外。还可以流量栅格数据计算该像元对应的上游集水区面积(像元值乘以像元面积)。例如,栅格数据的像元大小为30*30流量最大点共有309111个像元向其汇入,那么其上游集水区面积就是30 * 30 *309111 平方米。

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《ArcGIS工具箱》系列内容目录(持续更新):

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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
56.水文分析——流向
57.水文分析——汇
58.水文分析——填洼
……


本篇文章来源于微信公众号: 码农设计师

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