GISECO-lecture2-2.ppt

1、流域分析,1 流域的基本概念及其组成 2 基于DEM的流域边界划分 3 基于DEM的流域水系生成 4 小流域划分 5 小流域的参数,1 流域的基本概念及其组成,1 流域的基本概念 流域是指地表水及地下水分水线所包围的集水区域的总称，习惯上常指地表水的集水区域。根据地形图上的分水线，可以定出流域边界，此范围内的面积，称为流域面积。 -辞海 流域“又叫汇水区或集水区，指其中全部降水都流入单独一条河流或一套水系的地区。例如，全部由密西西比河排水的地区，构成密西西比河流域，而由俄亥俄河排水的那一部分，则是俄亥俄河流域。流域之间的界限为流域分水岭，分水岭两侧各自的全部降水量分别流入不同流域。 -简明不列

2、颠百科全书,Watershed Basin Drainage basin 流域 Catchments Contributing area Accumulation area Drainage divide 流域边界 Watershed boundary Stream network 河流水系 Drainage system Outlets 出水口 Pour points,树状结构,2 基于DEM的流域边界划分,2.1 流向的确定 根据DEM模型计算水流向, 水流方向的表示方法。 当前被处理单元的水流向的确定： 重力作用，自高而低； 坡度最大原则。 坡度 = 高程差/两单元水平间距 其中， 强连

3、接单元水平间距为1 弱连接单元水平间距为1.414,2,Outlets,Outlets,Sink,Sink,2.2 流域的划分,Outlets,Sink,给定DEM的流域划分方法： 1) 确定DEM边界的出水口OUTLET或者凹陷点SINK 2) 根据流向，向上追溯流向此出水口/凹陷点的 单元CELL，得到流域覆盖的所有单元。 这是一个递归处理过程。 3) 一个给定的DEM，可以包括多个流域,#流域划分 能解释功能背后的原理吗？ Grid: fill dem demf Grid: flowdir = flowdirection(demf) Grid: basins = basin(flowdi

4、r) Grid: wsheds = watershed(flowdir, outlet) #流域ID = 出水口ID Grid: basins_cov = gridpoly(basins) Grid: wsheds_cov = gridpoly(wsheds) #Arcview Display Loading feature: basins_cov, wsheds_cov,3 基于DEM的流域水系特征提取,给定DEM的河流网络 生成方法： 1) 汇流计算 2) 汇流取阈值 3) 河流编码 4) 栅格矢量化,Outlets,汇流计算方法 递归 int flowdir; #水流方向GRID int

5、 flowacc; #汇流计算结果GRID int Nrow = xxx; #GRID行数 int Ncol = xxx; #GRID列数 #初始化flowacc for(int i=0;i+;iNrow) for(int j=0;j+;jNcol) flowacci,j=0; #汇流计算 for(int i=0;i+;iNrow) for(int j=0;j+;jNcol) flowacci,j=process(i,j); ,#递归函数 function int process(int i, int j) #i - 行, j - 列 int sum=1; if(j-1=0 ,Flow dir

6、ection flow accumulation,汇流取阈值 河流主干/支流提取 acc 5 ? 1:0,河流编码 strahler / shreve 栅格矢量化,Arc: Grid Grid: flowaccum = flowaccumulation(flowdir) Grid: strm = con(flowaccum 3000,1,0) #WHY? Grid: strmorder = streamorder(strm,flowdir) Grid: strmlin = streamline(strmorder,flowdir) Grid:,4 小流域划分,小流域的划分关键： 确定小流域的出

7、水口outlets or pour points! 1. 手工编辑方法，仅仅用于特别地点。 2. 大批量的抽取，如何实现？ 你还记得GIS的Zonal函数名吗？Zonal_function与地图代数的简单组合，能够完成复杂的流域分析！ 3. 课堂要点演示！,#河流编码（唯一标识符设置） Grid: STRMLNK = streamlink(strm,flowdir),确定村庄所在流域（浅蓝色） Grid:oudom = con(basins = 10,1) Grid:oudomlnk = con(basins = 10,strmlnk),Grid: oudomlnk_amax = zonalm

8、ax(oudomlnk,flowaccum) Grid: oudom_oto = con(oudomlnk_amax = flowaccum,oudomlnk,0),OUDOM_WTSHD = watershed(flowdir,oudom_ot0),5 小流域的参数,思考题：利用GRID的水文分析函数、Zonal系列函数以及Map Algebra，如何求出下列参数？ 小流域的面积、平均坡度 小流域内的主河道的长度、平均坡度 小流域的最大坡长？提示：flowlength，有难度 FLOWLENGTH(, weight_grid, DOWNSTREAM | UPSTREAM) 上述参数用于计算地

9、表水文模型 2:1.3 Peak Runoff Rate 参考书：Swat2005-theory.pdf，p106,如何发现深度大于50米的洼地/漏斗区域？ Arc: grid Grid: flowdir = flowdirection(elevation) Grid: sinks = sink(flowdir) Grid: sink_areas = watershed(flowdir, sinks) Grid: filled = zonalfill(sink_areas, elevation) Grid: minfilled = zonalmin(sink_areas, elevation)

10、 Grid: area50 = con(filled minfilled 50, sink_areas) Grid:,#凹陷点的影响与填充处理 Grid: FILL SINK | PEAK z_limit out_dir_grid 你能写出手工步骤吗？,#step 1, computing flow direction Grid: flowdir = flowdirection(elev) #step 2, finding sinks Grid: sinks = sink(flowdir) #step 3, determining sink areas Grid: sink_areas = watershed(flowdir, sinks) #step 4, computing depth of sinks Grid: sink_min = zonalmin (sink_areas, elev) Grid: sink_max = zonalfill (sink_areas, elev) G