使用Arcgis pro做流域分析(河網+集水區)

找个地方悄悄表白面包發表於2024-08-03

流域分析是水文分析的最基礎內容。流域分析主要使用工具箱中的Spatial Analyst組中的“水文分析”工具包和“地圖代數”工具包(或者全部使用搜尋)進行分析。下面將以下載的數字高程模型(DEM)格柵檔案作為資料來源進行演示,首先將將DEM檔案匯入gis中,根據情況使用投影工具(定義投影)。先看流域分析的大致流程,接著將具體步驟;

  1. 生成填窪後柵格。輸入引數選擇匯入的格柵檔案,輸出格柵重新命名為填窪後。
    這一步非常重要,因為D8流向流向計演算法地形一點小的改變可能就會引起流向的變化。
  2. 生成流向柵格。輸入選擇填窪後柵格,流向型別選預設D8,輸出格柵重新命名為流向。
    D8流向方法不適合平原平原湖區,平原湖區一個單位像元的水流方向可能不止一個,但是格柵解析度的降低能一定程度改善這個問題,但還是不建議平原湖區使用該流向計演算法。
  3. 生成流量柵格。輸入選擇流向柵格,流向型別預設D8,輸出重新命名為流量柵格(FlowAccrue,流量增長/產生ac+cure)。
  4. 河網分析。使用“地圖代數”中的“格柵計算器”工具進行,目的是篩選出流量大於某個閾值的河流(規範叫“具有地表水流形態的河溝”)。開啟“格柵計算器”,右側工具選擇條件函式Con,其中:
    Con(condition, value_if_true, value_if_false)
    若“真(語句)”或“假(語句)”存在缺失,則對應柵格單元的值賦值為空(NoData)。可以使用這個函式進行河流篩選,語句為Con("流量格柵">5000,"流量格柵"),假語句為空,即即流量大於5000格柵資料為原格柵值,流量小於5000格柵資料為null,輸出格柵重新命名為“河流5000”。這一步也可以使用“條件函式”工具
    Con函式[https://blog.csdn.net/weixin_44557372/article/details/124085872]
    接下來的“河網分級”、“河流鏈”、“格柵河網向量化”沒有固定的順序,若為了生成分級後的向量河網,應先“河網分級”,再“格柵河網向量化”、這樣會使向量圖形裡帶級別(在grid_code欄位中),方便符號化;同時為了生成流域劃分,需要在單獨生成一個河流連結。
  5. 河網分級。輸入流格柵選擇“河流5000”(5000應該是流向格柵點數),輸入流向格柵選擇“流向”,河網分級方法預設或自己研究很簡單,輸出格柵重新命名為“河網5000分級後”。
    接下來的步驟“河流鏈處理”和“格柵河網向量化”是平行關係,
  6. 河流鏈處理。做這一步的目的是為了後面的流域劃分輸入流格柵選擇分級後的“河網5000分級後”或“河流5000”,輸入流向格柵選擇“流向”,輸出格柵重新命名為“河流鏈後”'河流鏈處理:向各交點之間的柵格線性網路的各部分分配唯一值,河網分析和河網分級後的元素圖層仍然為一個一個的格柵像元,這樣做的目的是是的每條支流或者河段均有唯一的id,方便後面的河網向量化(這一步gis pro一定要將“環境”設定裡的“並行處理因子”設定成0,否則處理出來的結果是錯誤的。處理其他格柵出現錯誤時也可這樣試試,我已經遇到好多並行處理因子設定成0處理結果才是正確的情況了。)
  7. 格柵河網向量化。輸入河流格柵選擇“河流鏈後”格柵,輸入流向格柵選擇“流向”,輸出折線要素重新命名為“河網向量化”。
    之後開啟屬性表既可以分析河網長度,或複製到excel中,或直接在gis中做資料分析。
  8. 流域分析。使用"集水區“工具(gis中叫"分水嶺"),輸入D8流向格柵選擇“流向”,輸入格柵資料或要素傾瀉點資料選擇“河流鏈後”格柵,輸出格柵重新命名為“集水區”。
    專業的水文分析人員在進行這一步時“輸入格柵資料或要素傾瀉點資料”一般是水文站點的實際位置,因為要研究水文站點水文資料和上游流域的關係,這樣的話因為傾瀉點\出水口位置來自水文站,水文地形並不是來自DEM,該站點位置可能並不是該DEM在該位置附近形成的最大流量。所以若使用實際水文站等傾瀉點位置,必須進行加“捕捉傾瀉點”操作,這一步的目的是找到水文站附近最大的流量位置,並以該位置為新的傾瀉點計算集水區;若不進行捕捉傾瀉點可能會出現只計算出很小而零散的集水區(學習加經驗之談)。若傾瀉點來自於同一份dem生成的,則不需要這一步。

    上圖為不捕捉傾瀉點生成的集水區
  9. 集水區格柵轉面。使用“柵格轉面”工具,輸入格柵選擇“集水區”,輸出面要素重新命名為“集水面”。
    之後開啟屬性表既可以分析河網流域,或複製到excel中,或直接在gis中做資料分析。

核心分析之外的東西:
1、格柵河網向量化可以對河網進行分級顯示和流向符號化


2、要顯示河段出水口或者傾瀉點的位置可以使用“要素折點轉點工具”,點型別選擇“端折點”,提取出來後進行“獲取像元值”這些操作就可以標註流量了,要注意這點的流量並不是交匯後下遊的流量,自己研究下。數量若少的話可以先將河流格柵或者分級後格柵格柵轉點了,然後複製感興的點物件到新建的元素圖層在進行標註。

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