GIS空间分析与建模水文分析ppt课件

1、第十一章,水文分析,主要内容,水文分析简介,无洼地,DEM,生成,汇流累积量,水流长度,河网的提取,流域的分割,水文分析简介,主要用来建立地表水,的运动模型,辅助分析,地表水流从那里产生,以及要流向何处，再,现水流的流动过程,图,11.1,水文流域示意图,图,11.2,水文分析体系图,无洼地,DEM,生成,水流方向计算,洼地的计算,洼地填充,无洼地,DEM,生成,水流方向计算,在,3,3,的窗口中,对,中心栅格与周围栅格,高程差值进行对比,利用最大坡降的方法,来判断中心栅格的水,流方向,也就是常用,的,D8,算法,图,11.3,水流方向计算示意图,无洼地,DEM,生成,水流方向计算步骤,启动,

2、ArcToolbox,展开,Analysis Tools,工具箱，打,开,hydrology,工具集,双击,Flow Direction,工具,水流方向,Flow Direction,计算对话框,图,11.4,水流方向计算对话框,无洼地,DEM,生成,洼地的计算,洼地区域是水流方向不合理的地,方,在进行水文分析时需要进行洼,地区域的判断,洼地的类型,错误的地表描述,产生原因：数据采集、数据内插,真实地表描述,产生原因：湖泊、喀斯特地貌、陷穴,图,11.5,洼地在断面图上的显示,无洼地,DEM,生成,洼地的计算步骤,启动,ArcToolbox,展开,Analysis Tools,工具箱，打开,h

3、ydrology,工具集,双击,hydrology,工具集中的,sink,工具，弹出洼地计算对话框,图,11.6,洼地提取对话框,图,11.7,洼地提取结果,无洼地,DEM,生成,洼地填充,洼地的存在，导致不能得到正确的真实的水流方向，在进行水,文分析之前需要进行洼地区域的填充,填充前,填充后,图,11.8,洼地填充示意图,无洼地,DEM,生成,洼地填充,由于有些洼地也是真实地形的反映，在填充前需要进行洼地深,度的计算，从而判定填充阈值,洼地深度的计算,洼地的填充,洼地深度是洼地区域最低高程值与洼地区域最低出水口高程,之差,洼,地,深,度,图,11.9,断面图上获得洼地深度,无洼地,DEM,生

4、成,洼地深度的计算,洼地区域的计算,双击,hydrology,工具集中的,watershed,工具，弹出洼地区域计算对话框,洼地区域最低高程计算,双击,spatial analysis tools,工具箱中,zonal,工具集下的,zonal statistic,工具,分区统计对话框,图,11.10,洼地区域计算,图,11.11,洼地区域最低高程计算,无洼地,DEM,生成,洼地深度的计算,洼地区域最低出水口计算,双击,spatial analysis tools,工具箱中,zonal,工具集下的,zonal fill,工具，弹出,zonal fill,对话框,洼地深度计算,加载,Spatial

5、 Analyst,模块，点击,Spatial Analyst,模块的下拉箭头，选择,raster calculator,工具,图,11.12,洼地区域最低出水口计算,图,11.13,洼地深度计算,无洼地,DEM,生成,计算出的洼地深度,图,11.14,洼地深度分布图,无洼地,DEM,生成,洼地的填充,双击,hydrology,工具集中的,fill,工具，弹出如图所示的洼地填充对话,框,注意,填充时的填充阈值是依据洼地深度范围和研究区域的自然地形,当不设填充阈值的时候，默认是将所有洼地全部填平,图,11.15,洼地的填充,汇流累积量,某栅格汇流累积量是该栅格其上游沿水流方向最终汇流,经过该栅格的

6、栅格个数,图,11.16,汇流累积量的示意图,汇流累积量,汇流累积量的计算,双击,hydrology,工具集中的的,fill,accumulation,工具，打开汇流累积量,计算对话框,图,11.17,汇流累积量的计算,图,11.18,汇流累积量的结果图,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（终点）间的最大,地面距离在水平面上的投,影长度,水流长度有两种,Downstream,沿着水流方向到流域的出水口,的距离在水平面的投影,Upstream,沿着水流方向到水流的起源点,的距离在水平方向的投影,图,11.19,水流长度分布图,水流长度,水流长度的计算,双击,hydr

7、ology,工具集中的的,flow,length,工具，弹出水流长度的计算对,话框,downstream,方向上的水流长度,upstream,方向上的水流长度,图,11.20,水流长度的计算,图,11.21,两个不同的水流长度的示意图,河网的提取,水流网络是基于,DEM,的水文分析,的其中一个主要,目的，也是地表,水流模拟的一个,重要过程,图,11.22,河网的三维立体显示图,河网的提取,河网的生成,利用,map algebra,工具集中的,multi map output,工具中的,con,工具或者,setnull,工具进行计算,注意,阈值的设定应遵循科学、合理的原则,阈值的设定应以研究区域

8、的实际地形和实际地貌为依据,阈值的设定应以研究对象的空间尺度为依据,图,11.23,河网的生成,河网的提取,栅格河网矢量化,双击,hydrology,工具集中的的,stream to feature,工具，打,开栅格河网矢量化,对话框,hydrology,工具集中的的,stream to feature,工具不仅,仅只是将栅格形式河网数据转,化为矢量形式的数据，它利用,了水流方向数据进行辅助分析,使得矢量化后的河网更真实,更合理,图,11.24,栅格河网矢量化操作,图,11.25,得到的矢量化的河网图,河网的提取,stream link,的生成,Stream link,是记录着河网,中的一些节

9、点之间的连接,信息，主要记录着河网的,结构信息,双击,hydrology,工具集中的,stream link,工具，弹出如图所,示的,stream link,计算的对话框,弧段,结点,图,11.26 Stream link,示意图,图,11.27 Stream link,生成操作,河网的提取,河网分级,河网分级是对一个线性的河流网络进行分级别的数字,标识,河网分级方法,Strahler,分级,Shreve,分级,图,11.28,两种不同的河网分级方法,河网的提取,河网分级的生成,双击,hydrology,工具集中的,stream order,工具，弹出,stream order,计算的对话框,

10、Strahler,分级结果,Shreve,分级结果,图,11.30,两个分级的结果对比,图,11.29,河网分级操作,流域的分割,流域的概念,流域又称集水区域，是,指流经其中的水流和其,它物质从一个公共的出,水口排出从而形成一个,集中的排水区域,图,11.31,流域示意图,流域的分割,流域盆地的确定,流域盆地是由分水岭分割,而成的汇水区域,双击,hydrology,工具集中的,basin,工具，打开流域盆地计算的对话框,注意,ArcGIS,中的,hydrology,工具集,中的,basin,工具所提取出的所有流域,盆地均是认为盆地的出水口在研究,区域的边缘,图,11.32,流域盆地的生成,图,11.33,得到的流域盆地结果图,流域的分割,汇水区出水口的确定,流域的分割首先是要确定小级别的,流域的出水口的位置，也就是要进,行汇水区出水口的确定,利用,hydrology,工具集中的,snap pour point,的工具寻找,注意,Pour point data,应是已有的研究区