《水文分析》PPT课件

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1、第三章水文分析3.1无洼地DEM的生成3.2汇流累积量3.3水流长度3.4河网提取3.5流域分割水文分析：概述基于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。数据基础：无洼地的DEM关键步骤：流向分析3.1无洼地DEM的生成：概述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

2、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。数据基础:无洼地的DEM被较高高程区域围绕的洼地是进行水文分析的一大障碍，因此在确定水流方向以前，必须先将洼地填充。有些洼地是在DEM生成过程中带来的数据错误，但另外一些却表示了真实的地形如采石场或岩洞等。通过填充洼地(F

3、illSinks)得到无洼地的DEM在经过填充洼地后的DEM（FilledDem），流水可以畅通无阻地流至区域地形的边缘。在经过填充洼地后的DEM是流向分析的基础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，栅格方向编码如图所示。水流流向编码例如：如果中心栅格的水流流向左边，则其水流方向被赋值为16。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，此时需将数个方向值相加，这样在后续处理中从相加结果便可以确定相加时中心栅格的邻域栅格状况。水流方向FlowDire

4、ction计算对话框流向分析原理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，否则距离为1。101410111004101910151007102510211012+1+4+11-4+8-10-6+3(a)(b)(c)？？1洼地计算洼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哪些地方是洼地，然后对洼地填充。但是，并不是所有的洼地区域都是由于数据的误差造成的，有很多洼地是地表形态的真实反映

5、。因此，在进行洼地填充之前，必须计算洼地深度，判断哪些地区是由于数据误差造成的洼地而哪些地区又是真实的地表形态，然后在洼地填充的过程中，设置合理的填充阈值。1、洼地提取2、洼地深度计算需要先计算洼地贡献区域洼地计算对话框洼地贡献区域计算对话窗口（watershed）计算每个洼地所形成的贡献区域的最低高程分区统计对话框计算每个洼地贡献区域出口的最低高程（洼地出水口高程）洼地贡献区域边缘最低高程计算对话框计算洼地深度洼地深度计算对话框洼地填充洼地填充是无洼地DEM生成的最后一个步骤。通过洼地提取之后，可以了解原始的DEM上是否存在着洼地，如果没有存在洼地，原始DEM数据就

6、可以直接用来进行河网生成、流域分割等。而洼地深度的计算又为在填充洼地时设置填充阈值提供了很好的参考。当一个洼地区域被填平之后，这个区域与附近区域再进行洼地计算，可能还会形成新的洼地。因此，洼地填充是一个不断反复的过程，直到所有的洼地都被填平，新的洼地不再产生为止。洼地填充对话框3.2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得到的。汇流累积量的基本思想是认为以规则格网表示的数字地面高程模型每点处有一个单位的水量，按照自然水流从高处流往低处的自然规律，根据区域地形的水流方向数据计算每点处所流过的水量数值，便得到了该区域的汇流累积量。由水流方向数据

7、到汇流累积量计算的过程如图所示。汇流累积量的计算水流方向数据汇流累积数据基于无洼地DEM的水流方向的计算。计算过程同上一节水流方向的计算一样，使用的DEM数据是无洼地DEM。在得到水流方向之后，可以利用水流方向数据计算汇流累积量。双击Hydrology工具集中的FillAccumulation工具，打开汇流累积量计算对话框。3.3水流长度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（或终点）间的最大地面距离在水平面上的投影长度。水流长度直接影响地面径流的速度，从而影响对地面土壤的侵蚀力。因此，水流长度的提取和分析在水土保持工作中有很重要的意义。