【《数字流域的构建分析概述》1700字】

数字流域的构建分析概述数字高程模型（DigitalElevationModel)，简称DEM，是通过有限的数字地形实体高程模型数据阵列实现对整个地面高程地形的一种数字化高程模拟,它本身是一种基于实体化的地面高程模型,它的前身是数字化的地面高程模型技术,并且用一组有序列的数值数据阵列进行形式化来表示整个地面地形高程。最开始的时候，它是大面积的应用于消灭交通工程上遇到的难题，后来慢慢在计算机上应用,慢慢逐渐发展为一种数字化的高程公路模型。数字化的高程地貌模型中可以看到很多流域中不断变化的信息,在模型中我们能够分辨提取好了之后的河流流向、坡度以及河网等信息。DEM地图数据主要分为三种数据类型,即矩形矢量型地图数据、栅形网格型图形数据和不规则型的三角网。前两者的属性有差别，矢量型数据容纳的信息更多，栅格型数据容纳的少。而不规则三角网的插值精度高，模拟更加准确，在ArcGIS中这些数据可以通过工具相互转换。1.1填充洼地洼地指的是分辨不出流向的网格单元，它附近的网格单元的高度更高，水流在洼地因为高度差无法流动。向水洼地产生的最重要的因素是网格单元高度小于附近的所有网格，使得四周水的流向发生冲突，导致水流停止流动。洼地填充的主要原理就是对高程值的调整。调整过后，生成的平面可以定义地表径流模式，而平面不会产生流向并且水流也不会返回洼地，所以洼地高程会增加以产生新的流向。填充洼地的操作在ArcGIS中可以直接使用填洼工具来实现。1.2提取水流方向水流的流向一般由高到低且同时选择最陡的方向流动，在填洼后的网格中会显示基水流的流向。经过填洼之后可以给平面一个可以产生流动流向的坡度，不会造成水流滞蓄。实现这个过程的工作是给高度值小的网格单元一个小的坡度，使得产生一个最陡的流向坡度。判断物体流向的这种方法主要有很多种,一般能够分成两种:单流向法和多流向法,在多流向法中如果周围八个网格的高度远远高于它的中心八个网格的横向高度,则它的中心八个网格的横向流动运行方向与周围八个网格方向互互相连,即它将向周围八个网格方向进行流动,根据梯度比将流向分布分配给周围的网格。水流的流向是朝着周围最陡的那个网格单元。在ArcGIS中可以用Hydrology中的流向工具来提取水流方向。图3-1流域流向图1.3计算汇流累积量提取出水流方向后就可以计算累计流量。每个单元都有其它单元的单元数流入，由累计流网格记录。累计流网格就是特定单元的集水面积，在ArcGIS中使用FlowAccumulation函数进行多次运算，它的用处在于更好地分辨汇流累积量网格的细节。计算完成之后，分水岭和河网会显现出来，这之中的原理在于高程值的不同，数值为0的网格单元形成分水岭，其它有较大数值的网格单元形成了河网。1.4流域河网的提取汇流速度累积量计算就是首先将流量速度单元赋予给某一个单元网格，然后结合已经得知的每个网格单元内的水流流向，经过计算出的结果可以知道网格单元内在各个流向的速度单位数值，已经得到了网格的速度单位数值之后，网格单元的汇流速度累积量也可以依此基础得出，根据顺序挨个单元格多次进行以上计算，这样之后能够得到在各个速度时流域流域的汇流累计数量矩阵。根据汇流高程不同大小的速度，使用流向法公式计算高程数值大却无法得到汇流标记计算的网格单元，多次进行该计算，使得所有网格速度单元的汇流计算的标记为1，能够直接得到一个流域的所有汇流标记累积的向量。在ArcGIS中的操作步骤为插入控制点、设置提取精度使用栅格计算器工具，提取流域使用分水岭工具，然后制作流域掩膜，使用按掩膜提取工具提取出流域，使用转换工具中的栅格转换为矢量工具进行河网矢量化。图3-2流域河网水系图1.5流域坡度的计算坡度差的比值实际上大概是表示一个绝对面积比值，而这个比值的两个数据分别来自于一定坡度的水平面的低于整体斜坡垂直高度和高于整体两个水平面的斜坡垂直宽度。现在大部分是使用简化过的模型来分析各种类别的地形数据，这些模型分为三种:平均地形坡度、平均流经距离坡度和平均水流流经坡度。在一定地表上某一点的最陡坡度就是地形坡度,而两个流域的平均地形坡度指其整体倾斜坡度，它们各自是指该流域地形指数和整体倾斜坡度