最新arcgis12第12课水文分析

利用ArcGIS水文分析工具提取河网水系的方法DEM包含有多种信息，ArcToolBox提供了利用DEM提取河网的方法，但是操作比较烦琐（帮助可参看Hydrologic analysis sample applications），今天结合我自己的使用将心得写出来与大家分享。

提取河网首先要有栅格DEM，可以利用等高线数据转换获得。

在此基础上，要经过洼地填平、水流方向计算、水流积聚计算和河网矢量转化这几个大步骤。

1．洼地填平DEM洼地（水流积聚地）有真是洼地和数据精度不够高所造成的洼地。

洼地填平的主要作用是避免DEM的精度不够高所产生的（假的）水流积聚地。

洼地填平使用ArctoolBox->Spatial Analysis Tools->Hydrology -> Fill工具。

2．水流方向计算水流方向计算就可以使用上一步所生成的DEM为源数据了（如果使用未经洼地填平处理的数据，可能会造成精度下降）。

这里主要使用ArctoolBox->Spatial Analysis Tools->Flow Direction 工具。

输入的DEM 采用第一步的Fill1_exam13．水流积聚计算这里主要使用ArctoolBox->Spatial Analysis Tools->Flow Accumulation 工具流向。

栅格数据就是第二步所获得的数据（FlowDir_fill1）。

可以看到，生成的水流积聚栅格已经可以看到所产生的河网了。

现在所需要做的就是把这些河网栅格提取出来。

可以把产生的河网的支流的象素值作为阀值来提取河网栅格。

4．提取河网栅格使用spatial analyst中的栅格计算器，将所有大于河网栅格阀值的象素全部提取出来。

至于这个阀值是多少因具体情况而定。

通常是要大于积聚计算后得到栅格的最低河流象素值。

arcgis水文保护范围
ArcGIS是一款广泛使用的地理信息系统软件，可以用于进行水文分析，包括水文保护范围的确定。

水文保护范围是指为了保护水文环境而设定的地理区域，通常是为了防止水资源的污染、减少水资源的过度开发利用等目的。

在ArcGIS中，可以使用水文分析工具来确定水文保护范围。

具体步骤如下：
打开ArcGIS软件，加载需要进行分析的地理数据。

在工具箱中找到“空间分析工具”-》“水文分析”-》“流向分析”，选择输入栅格或矢量数据，设置输出路径和名称。

在“流向分析参数”中，设置“最大流长度”和“阈值”，以确定水流的方向和大小。

点击“确定”按钮，执行流向分析，生成流向矢量数据。

在工具箱中找到“空间分析工具”-》“水文分析”-》“汇点提取”，选择输入流向矢量数据，设置输出路径和名称。

在“汇点提取参数”中，设置“最小汇点数”和“最大汇点数”，以确定汇点的数量和位置。

点击“确定”按钮，执行汇点提取，生成汇点矢量数据。

将汇点矢量数据与地理数据叠加，进行分析和筛选，以确定水文保护范围。

通过以上步骤，可以在ArcGIS中确定水文保护范围，并对其进行相应的管理和保护。

需要注意的是，具体的操作步骤可能会因为不同的数据和需求而有所不同，需要根据实际情况进行调整和修改。

Arcgis地形分析DEM提取坡度(1)新建地图文档，加载【ArcGIS地形分析--TIN及DEM的生成，TIN的显示】经验教程中得到的DEM数据：huainan(2)在【ArcToolbox】中，执行命令[3D Analyst工具]——[栅格表面]——[坡度]，参照下图所示，指定各参数：执行后，得到坡度栅格Slope_tingri1：坡度栅格中，栅格单元的值在[0 -60] 度间变化右键点击图层[Slope_TinGrid]，执行[属性命令]，设置图层[符号系统]，重新调整坡度分级。

将类别调整为5，点[分类]按钮，用手动分级法，将中断值调整为：10，20，30，40，60。

DEM提取山顶点1.添加dem数据，制作15m和75m等高线。

2.制作阴影阴影图像【空间分析】----【表面分析】----【地表阴影】，生成地表阴影图像hillsha。

3.提取栅格数据的有效区域。

【空间分析】----【地图制图】----【栅格计算器】。

“要提取的文件名”=“huainan54”>=0，（注意：红色等号是1个=，而不是栅格计算器中的2个==）。

“back”=“huainan54”>=0，生成back文件。

5.按照等高线75m等高线15m，back，hillsha叠放。

1.提取dem数据中的最大值。

【空间分析工具】----【邻域分析】----【块统计】，生成maxpoint文件参数设置如下：Maxpoint7.提取山顶点。

【空间分析】----【地图制图】----【栅格计算器】。

输入命令：sd=（[axpoint]-[淮南54]）==0,生成sd文件。

8.山顶点栅格文件二值化。

【空间分析工具】----【重分类】----【重分类】。

生成re-sd9.生成山顶点栅格数据转换为shapefile。

【转换工具】----【栅格转换】----【栅格数据转点】，生成山顶点矢量文件。

ArcGIS利用水文分析方法提取山脊、山谷线提取方法大致可以分为以下五种：1) 基于图像处理技术的原理；2) 基于地形表面几何形态分析的原理；3) 基于地形表面流水物理模拟分析原理；4) 基于地形表面几何形态分析和流水物理模拟分析相结合的原理；5) 平面曲率与坡形组合法。

第九章水文分析生成的集水流域和水流网络，水文分析是DEMDEM数据应用的- 个重要方而。

利用衣而水文分析模型研究与地衣水流有关的各成为大多数地衣水文分析模型的主要输入数据。

预测当某•地区的地貌改划定受污染源影响的地区，种自然现象例如洪水水位及泛滥情况，变时对整个地区将造成的影响等。

基于DEM地衣水文分析的主要内容是利用水文分析工具提取地衣水流径流模型的水流方向、汇流累积虽、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/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。

本章主要介绍ArcGIS水文分析模块的应用oArcGIS提供的水文分析模块主要用来建立地衣水的运动模型，辅助分析地农水流从哪里产生以及妥流向何处，再现水流的流动过程。

同时，通过水文分析工具的应用，有助于了解排水系统和地农水流过程的•些基本概念和关键过程。

ArcGIS将水文分析中的地衣水流过程集合到ArcToolbox里，如图11.1所示。

主妥包括水流的地衣模拟过程中的水流方向确定、洼地填平、水流累计矩阵的生成、沟谷网络的生成以及流域的分割等。

本章1至5节主要是依据水文分析中的水文因了•的提取过程对ArcGIS中的水文分析工具逐•介绍。

文中所用的DEM数据在光盘中chpll文件夹下的tutor文件夹里面，每个计算过程以及每-节所产生的数据存放在tutor文件夹的result文件图11.1 ArcToolBox中的夹里面，文件名与书中所命名相同，读者可以利用该数据进行水文分析模块参照练习。

本章最后•节还提供了三个水文分析应用的实例。

9.1无洼地DEM生成DEM •般彼认为是比较光滑的地形农Ifti的模拟，但是由于内插的原因以及•些真实地形（如喀斯特地貌）的存在，使得DEM衣而存在着•些凹陷的区域。

这些区域在进行地农水流模拟时，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。

ArcGIS中利用水文分析提取山脊线山谷线1 流程图利用水文分析提取山脊线及山谷线，山脊线相当于分水线，山谷线相当于山谷线。

分水线是水流的起源点，这些栅格的水流方向只存在流出方向而不存在流入方向，所以汇流累积量为零。

通过对零值的提取就可以得到山脊线。

山谷线相当于汇水线要用反地形求出，即用较大值减去DEM，DEM中山脊线就成为山谷线，山谷线变为山脊线，用求山脊线的方法求出山谷线，分别利用正反地形求交验证。

DEM进行填洼，利用水文分析求出流向流量，再提取出汇流累积量为零得值与正地形求交，即得到分水线也就是山脊线。

用反地形求流向流量提取汇流累积量为零的部分与负地形求交就是山谷线。

图1-1 流程图2 操作步骤2.1 正负地形求取（1）加载DEM数据，在ArcToolbox中选择Spacial Analyst Tools → Neighb orhood→Focus Statistics工具，输入dem，利用11*11窗口计算平均值。

设置如图2-1所示。

图2-1 焦点统计设置（2）在ArcToolbox中选择Spacial Analyst Tools ◊Map Algebra ◊Raster Calculator工具，对原始数据与焦点统计后的DEM 做减法。

结果如图2-2所示。

图2-2 减法计算结果（3）在ArcToolbox中选择Spacial Analyst Tools ◊Reclass◊Reclassify工具，对减法运算结果进行重分类，分级界线为0。

将大于0的区域赋值为1，小于0的区域赋值为0即得到正地形；设置如图2-3所示，结果如图2-4所示。

将大于0的区域赋值为0，小于0的区域赋值为1即得到负地形，设置如图2-5所示，结果如图2-6所示。

图2-3 正地形重分类设置图2-4 正地形结果图图2-5 负地形重分类设置图2-6负地形结果图2.2 山脊线的提取（1）填洼：加载DEM数据，在ArcToolbox中选择Spacial Analyst Tools ◊Hydrology◊Fill工具，输入DEM进行填洼，设置如图2-7所示。

空间分析之水文分析一、目的与要求：1. 学习目的水文分析：根据DEM提取河流网络，进行河网分级，计算流水累积量、流向、水流长度、根据指定的流域面积大小自动划分流域。

通过本次学习应达到以下目的：①理解基于DEM数据进行水文分析的基本原理。

②掌握利用ArcGIS提供的水文分析工具进行水文分析的基本方法和步骤。

2. 学习要求①了解水文分析工具②DEM的预处理：填洼③流向分析④计算流水累积量⑤计算水流长度⑥提取河流网络⑦流域分析（盆域、分水岭）、水文分析基本操作步骤1.填充洼地对原始DEM 数据进行洼地填充，得到无洼地的 DEM 在【ArcToolbox 】中，双击【SpatialAnalyst 工具】宀【水文分析】点击确定，得无洼地的DEM 【fill_dem ],结果图如下:—►—►► 河怦分馥欄稱制脚覧it 化i t* 水裁怅度 ： I II a-【填洼】，弹出“填洼”对话框，如下图:2.流向分析在上一步的基础上进行，在【ArcToolbox ］中，双击【SpatialAnalyst 工具］-【水文分析］ -【流向］，按下图所示指定各参数:点击确定，得到无洼地DEM生成的水流方向栅格【Flowdir_dem］,Q 貳京J捋.mxd ArcMap島缶也XfeHi ficSMJ斗E即AM fflart）議眦也引2是丸亡tQW 號勺£己■寻眉小也，：他血^|^s>i6：e J* *K o 耳）.壮环" ^ ^ -1 ;内客利冠* X玄H ET I‘ L_—"—，*5- a 卍Tw b.. 7［［=^WM I C N r ____________________ to _________________________________________ *注意：在ArcGIS中通过将中心栅格的8个邻域栅格编码（D8算法），来确定水流方向。

3. 计算汇流累积量在上一步的基础上进行，在【ArcToolbox ］中，双击【SpatialAnalyst工具］-【水文分析］-【流量］，按下图所示指定各参数：确定后执行完成得到汇流累积量栅格【flow_acc】,如图:Q 莽対押Lmxd - A JT M自p - Afl-[rt*oI |-^HA I CAlt] 1O3（¥J ftAXt）ffllAtQBnftviMl^HJ二厂肩心勺鸟Lgac ・|園|13!5昂銅□ 3~ K训.违龟'a4. 提取河流网络在上一步的基础上进行，打开【Arctoolbox ］，双击【Spatial Analyst 工具］-【地图代数］-【栅格计算器］，在【地图代数表达式］中输入公式：Con(“flow_acc ”>800,1)，【输出栅格］指定为：【StreamNet ］ 如图：-. O fluwcSirJeriiE ： D«： 1O3 □-二| baanJowcfiT3.a ；⑸（3呈13= s □5. 计算水流长度在【ArcToolbox 】中，双击【SpatialAnalyst【水流长度】，打开【水流长度】对话框，如下图Ran_^HAamtr_deiri 0沁则_詁”山 Ofil_jfem O 口 jfcz三忙CcFl缸駅LilE Abe输岀柵格F 珀田代判聚垃丈产主的融 出册3"Ccntflonjjcc'^K^Ua ”f ： I 阮 arc *!A4jhi>L s Traiar 1 恥凯血上讯小站瓷01^trnLt. gfhW tri 砂直诃疋肖—Hifi...__' [ «.Efi«iUrtl确定，生成河网【StreamNet 】，如下图所示:工具】-【水文分析】6i.liLMt! 竄ST 営师叢学S^9r fl 附总戻宜务箭畤* ET% wes&E\WBi=RSttH ； 气 ifaBat~| LAt覽-JtiS Js W 网曲 ”"—E＜松PS.水流长度的提供的计算方法有两种，一种是顺流计算(Down stream ), 一种是溯流计算( Upstream )。

Flow Direction Map第7部分 水域分析第12章 ：水文分析地表形态结构决定水流的路径。

水文学模型的功能提供了描述地表水文学要素的一种方法。

利用栅格高程数据作为数据源，可以模拟水的流向，建立水域和水系网，同时获取其它的水文学要素。

练习12a ：水系网和支流集水区的描绘水域和水系网是主要的地表水文模型的数据来源。

它们是由DEM 模型中利用栅格建立的。

在你模拟水的运动之前，首先你必须知道水从哪里来，并流向哪里？下面的流程图解释如何运用工具在栅格中模拟水从地表流过的过程。

步骤：启动ArcMap ，从..\jhiku\folder 加入栅格图层DEM20。

水流路径决定水流的路径是从地表获取水文学要素的关键。

这是通过Flowdirection 完成的。

它要每一个表面都做为一个输入和输出的栅格，每个栅格有自己的流向。

总共有八个可能的流向，是从这个中央栅格到八个邻近的栅格的可能流向。

在Spatial analyst 菜单中，单击Raster Calculator,并输入如下公式：Flowdirection （[DEM]）（如下图所示）。

Profile view of a Sink Profile view of aPeak单击Evaluate 。

一个栅格图层将被加入，打开Calculation 图层的Properties （属性对话框），把图层名改为Flowdir 。

寻找沟槽地DEM 中的错误通常被分类为Sink 或Peaks ，Sink 是指一个被高程值包围的区域，有时也被认为是一个低压区或一个坑。

这可能是一个内部的排水区域。

尽管有许多Sink 在DEM 中是不太完美的，但有些是自然形成的，特别是在冰川湖和喀斯特地形区域。

类似的Spike 或Peak 是指一个被低高程值包围的区域，这些是普遍存在的自然要素，但是Peak 对流径影响较小。

上述的错误，特别是Sink ，我们应该在尝试获取表面信息之前将这些Sinks 移去。

ArcGIS实验操作（十三）基于DEM的水文分析从DEM 中自动提取自然水系的算法过程如下：依据水总是沿斜坡最陡方向流动的原理, 确定DEM 中每一个高程数据点的水流方向；然后根据高程数据点的水流方向数据来计算每一个高程数据点的上游给水区, 再根据上游给水区高程数据, 用阈值法确定属于水系的高程数据点；最后, 根据水流方向数据, 从水系源头开始, 将整个水系追索出来。

数据：在data/Ex13/文件下：Dem数据要求：基于DEM，利用水文分析工具提取水流方向、汇流量积量、水流长度、河流网络、河网分级以及流域分割等。

操作步骤：1无洼地DEM生成DEM是比较光滑的地形表面模型，但由于DEM 误差以及一些真实地形或特殊地形的影响，使得DEM 表面存在一些凹陷的区域。

在进行水流方向计算时，由于这些区域的存在，往往得到不合理的甚至错误的水流方向。

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，并计算洼地深度，然后，依据这些洼地深度设定填充阈值进行洼地填充。

1.1水流方向提取水流的流向是通过计算中心格网与邻域格网的最大距离权落差来确定。

对于每一格网。

水流方向指水流离开此网格的指向。

在ARCGIS中，通过对中心栅格的1、2、4、8、16、32、64、128等8个邻域栅格编码，中心栅格的水流方向便可有其中的某一值来确定。

例如，若中心栅格的水流流向左边，则水流方向赋值16。

启动ArcToolbox，应用水文分析模块(Hydrology) 下的流向确定(Flow Direction ) 命令, 生成8 方向水流流向图：水流方向图1.2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，并进行填充。

但是，并非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。

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，而哪些地区又是真实的地表形态。

利用ArcGIS水文分析工具提取河网的具体操作DEM包含有多种信息，提取河网首先要有栅格DEM，可以利用等高线数据转换获得。

在此基础上，要经过洼地填平、水流方向计算、水流积聚计算和河网矢量转化这几个不步骤。

1．洼地填平DEM洼地（水流积聚地）有真是洼地和数据精度不够高所造成的洼地。

洼地填平的主要作用是避免DEM的精度不够高所产生的（假的）水流积聚地。

洼地填平使用ArctoolBox->Spatial Analysis T ools->Hydrology->Fill工具。

2．水流方向计算水流方向计算就可以使用上一步所生成的DEM为源数据了（如果使用未经洼地填平处理的数据，可能会造成精度下降）。

这里主要使用ArctoolBox->Spatial Analysis Tools->Flow Direction 工具。

输入的DEM采用第一步的Fill1_exam13．水流积聚计算这里主要使用ArctoolBox->SpatialAnalysis Tools->Flow Accumulation工具流向。

栅格数据就是第二步所获得的数据（FlowDir_fill1）。

可以看到，生成的水流积聚栅格已经可以看到所产生的河网了。

现在所需要做的就是把这些河网栅格提取出来。

可以把产生的河网的支流的象素值作为阀值来提取河网栅格。

4．提取河网栅格使用spatialanalyst中的栅格计算器，将所有大于河网栅格阀值的象素全部提取出来。

至于这个阀值是多少因具体情况而定。

通常是要大于积聚计算后得到栅格的最低河流象素值。

这里采用的是500这个值。

最后生成只有0、1值的栅格数据。

其中1表示是河网，0是非河网。

5．生成河网矢量这里主要使用ArctoolBox->SpatialAnalysis Tools->Stream to Feature工具.Input Streamraster 为第四步只有0、1值的河网栅格。

ArcGISHydrology⽔⽂分析功能介绍ArcGIS Hydrology⽔⽂分析功能介绍时间：2012-5-17 11:35:28 作者：GIS学习⽹来源：GIS学习⽹查看：258 评论：0内容摘要：DEM是数字⾼程模型的英⽂简称(Digital Elevation Mode)，是流域地形、地物识别的重要原始资料。

⾃20世纪60年代以来,在利⽤数字⾼程模型DEM提取流域⽔⽂特征,模拟地表⽔⽂过程⽅⾯,国内外都开展了⼤量的研究。

1.基本原理DEM是数字⾼程模型的英⽂简称...DEM是数字⾼程模型的英⽂简称(Digital Elevation Mode)，是流域地形、地物识别的重要原始资料。

⾃20世纪60年代以来,在利⽤数字⾼程模型DEM提取流域⽔⽂特征,模拟地表⽔⽂过程⽅⾯,国内外都开展了⼤量的研究。

1.基本原理DEM是数字⾼程模型的英⽂简称(Digital Elevation Mode)，是流域地形、地物识别的重要原始资料。

⾃20世纪60年代以来,在利⽤数字⾼程模型DEM提取流域⽔⽂特征,模拟地表⽔⽂过程⽅⾯,国内外都开展了⼤量的研究。

1.1基于DEM进⾏流域分析的原理从DEM提取流域特征，⼀个良好的流域结构模式是确定算法的前提和关键。

1967年ShreveL¨描述的流域结构模式⼀直被后来的⽔⽂学者所引⽤．并设计了⼀些成熟的算法。

Shreve使⽤⼀个具有⼀个根的树状图来描述流域结构(如图 1 流域结构模式图所⽰)。

在这个结构中，主要包括两个部分，⼀部分是结点集，⼀部分是界线集。

沟⾕结合点和沟⾕源点共同组成⼀个沟⾕结点集。

所有的沟⾕段组成沟⾕段集，形成⼀个沟⾕⽹络；所有的分⽔线段组成分⽔线段集，形成⼀个分⽔线⽹络；沟⾕段集和分⽔线段集共同组成界线集。

ArcGIS Hydrology⽔⽂分析功能介绍沟⾕⽹络中的每⼀段沟⾕都有⼀个汇流区域，这些区域由流域分⽔线集来控制。

外部沟⾕段有⼀个外部汇流区．⽽内部沟⾕段有两个内部汇⽔区，分布在内部沟⾕段的两侧。

水文分析--arcgis水文分析模块水文分析是DEM数据应用的一个重要方面。

利用DEM生成的集水流域和水流网络，成为大多数地表水文分析模型的主要输入数据。

表面水文分析模型应用于研究与地表水流有关的各种自然现象如洪水水位及泛滥情况，或者划定受污染源影响的地区，以及预测当某一地区的地貌改变时对整个地区将造成的影响等，应用在城市和区域规划、农业及森林、交通道路等许多领域，对地球表面形状的理解也具有十分重要的意义。

这些领域需要知道水流怎样流经某一地区，以及这个地区地貌的改变会以什么样的方式影响水流的流动。

基于DEM的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基本水文分析，可以在DEM表面之上再现水流的流动过程，最终完成水文分析过程。

本章主要介绍ArcGIS水文分析模块的应用。

ArcGIS提供的水文分析模块主要用来建立地表水的运动模型，辅助分析地表水流从哪里产生以及要流向何处，再现水流的流动过程。

同时，通过水文分析工具的应用，也可以有助于了解排水系统和地表水流过程的一些基本的概念和关键的过程，以及怎样通过ArcGIS水文分析工具从DEM数据上获取更多的水文信息。

图11.1 ArcToolBox中的水文分析模块ArcGIS9将水文分析中的地表水流过程集合到ArcToolbox里，如图11.1所示。

主要包括水流的地表模拟过程中的水流方向确定、洼地填平、水流累计矩阵的生成、沟谷网络的生成以及流域的分割等。

本章1至5节主要是依据水文分析中的水文因子的提取过程对ArcGIS中的水文分析工具逐一介绍。

文中所用的DEM数据在光盘中chp11文件夹下的tutor文件夹里面，每个计算过程以及每一节所产生的数据存放在tutor文件夹的result文件夹里面，文件名与书中所命名相同，读者可以利用该数据进行参照联系。

（整理）基于DEM的ArcGIS⽔⽂分析—河⽹和流域的提取基于DEM的ArcGIS⽔⽂分析—河⽹和流域的提取⼀、实验背景⽔⽂分析是DEM 数据应⽤的⼀个重要⽅⾯。

⽽利⽤DEM⽣成的集⽔流域和⽔流⽹络，成为⼤多数地表⽔⽂分析模型的主要输⼊数据。

表⾯⽔⽂分析模型研究与地表⽔流有关的各种⾃然现象例如洪⽔⽔位及泛滥情况，划定受污染源影响的地区，预测当某⼀地区的地貌改变时对整个地区将造成的影响等。

⼆、实验⽬的通过本实验，使读者理解基于DEM数据进⾏⽔⽂分析的基本原理，掌握利⽤ArcGIS提供的⽔⽂分析⼯具进⾏⽔⽂分析的基本⽅法和步骤，并利⽤DEM数据提取出河⽹及流域。

三、实验数据某地区栅格数据DEM，数据来源于随书光盘（…\Chp9\Ex2）。

四、实验要求根据DEM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。

五、实验流程图六、实验内容及步骤1．⽆洼地DEM⽣成DEM 是⽐较光滑的地形表⾯模型，但由于DEM 误差以及⼀些真实地形或特殊地形的影响，使得DEM 表⾯存在⼀些凹陷的区域。

在进⾏⽔流⽅向计算时，由于这些区域的存在，往往得到不合理的甚⾄错误的⽔流⽅向。

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，并计算洼地深度，然后，依据这些洼地深度设定填充阈值进⾏洼地填充。

1．1 ⽔流⽅向的提取⽔流的流向是通过计算中⼼格⽹与邻域格⽹的最⼤距离权落差来确定。

对于每⼀格⽹的⽔流⽅向指⽔流离开此⽹格的指向。

在ARCGIS 中，通过对中⼼栅格的1、2、4、8、16、32、64、128 等8个邻域栅格编码，中⼼栅格的⽔流⽅向便可有其中的某⼀值来确定。

例如，若中⼼栅格的⽔流流向左边，则⽔流⽅向赋值16。

流向的⽣成是个⾃动的过程，可能要等⼀段⾃时间，运算的时间跟电脑性能和DEM图的精度与⼤⼩有关.。

ArcGIS实验操作（十三）基于DEM的水文分析从DEM 中自动提取自然水系的算法过程如下：依据水总是沿斜坡最陡方向流动的原理, 确定DEM 中每一个高程数据点的水流方向；然后根据高程数据点的水流方向数据来计算每一个高程数据点的上游给水区, 再根据上游给水区高程数据, 用阈值法确定属于水系的高程数据点；最后, 根据水流方向数据, 从水系源头开始, 将整个水系追索出来。

数据：在data/Ex13/文件下：Dem数据要求：基于DEM，利用水文分析工具提取水流方向、汇流量积量、水流长度、河流网络、河网分级以及流域分割等。

操作步骤：1无洼地DEM生成DEM是比较光滑的地形表面模型，但由于DEM 误差以及一些真实地形或特殊地形的影响，使得DEM 表面存在一些凹陷的区域。

在进行水流方向计算时，由于这些区域的存在，往往得到不合理的甚至错误的水流方向。

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，并计算洼地深度，然后，依据这些洼地深度设定填充阈值进行洼地填充。

1.1水流方向提取水流的流向是通过计算中心格网与邻域格网的最大距离权落差来确定。

对于每一格网。

水流方向指水流离开此网格的指向。

在ARCGIS中，通过对中心栅格的1、2、4、8、16、32、64、128等8个邻域栅格编码，中心栅格的水流方向便可有其中的某一值来确定。

例如，若中心栅格的水流流向左边，则水流方向赋值16。

启动ArcToolbox，应用水文分析模块(Hydrology) 下的流向确定(Flow Direction ) 命令, 生成8 方向水流流向图：水流方向图1.2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，并进行填充。

但是，并非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。

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，而哪些地区又是真实的地表形态。

基于ARCGIS的水文流域分析计算—以龙马潭三叉河流域水文分析计算为例Arcgis是一款具有强大数据管理、编辑、建模等功能的软件平台，其中GIS最出色的地方是数据编辑、管理和空间分析模块，这些功能是其他软件所不能相提并论的。

在水文流域分析统计中运用Arcgis软件，可大大降低水文系统的计算统计工作量，同时也可进一步提高其运算速度和准确度。

本文以龙马潭三叉河流域水文分析计算为例，详细讲解了Arcgis在水文分析计算中的方法和步骤。

关键词：Arcgis，水文分析，分水岭流域面积，又被称为汇水面积或者集水面积，它指的是流域分水线所包围的面积，在水文分析计算中是一个非常重要的数据，如通过水文比拟法、公式法在计算洪峰流量时，流域面积都是非常重要的水文特征值。

流域面积传统的计算方法大都是先从实测地形图上确定出分水岭，分水岭所围成的区域便是流域面积。

传统的流域面积计算方式常会因为测量地形图不规范致计算时统计出流域面积不精准，为矫正误差，通常会统计出整个图幅面积后，再分析实际流域面积所占整个图幅面积的比重。

因此，这样绘制分水岭在水文分析计算中占据了大量的时间。

且分水岭的绘制涉及大量的专题地图要素及属性要素基础数据的种类比较繁多[1]，进一步加大了绘制分水岭的工作量，而且通常会因为人为因素导致其结果的精度不足。

因此，为减少工作量，提高精准度，我们应该运用具有超强空间数据处理能力的地理信息系统相关软件平台来绘制流域分水岭。

Arcgis软件发展迅速并且它在各个领域的应用也得到了不断扩展，目前该技术已经在工程水文领域中占有重要的地位。

本文以泸州市龙马潭区三叉河为分析对象，结合ARCGIS10.8绘制其流域分水岭。

１、研究区概况三叉河上起龙马潭区石洞街道花博园村（东经105°27′31″，北纬29°0′52″），流经石洞街道花博园社区、张家祠社区、纪念碑社区、河咀村、永远村共1个镇5个村社，于石洞街道永远村（东经105°28′58″，北纬28°59′03″）汇入龙溪河。

第九章水文分析生成的集水流域和水流网络，水文分析是DEMDEM数据应用的一个重要方面。

利用表面水文分析模型研究与地表水流有关的各成为大多数地表水文分析模型的主要输入数据。

预测当某一地区的地貌改划定受污染源影响的地区，种自然现象例如洪水水位及泛滥情况，变时对整个地区将造成的影响等。

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。

本章主要介绍ArcGIS水文分析模块的应用。

ArcGIS提供的水文分析模块主要用来建立地表水的运动模型，辅助分析地表水流从哪里产生以及要流向何处，再现水流的流动过程。

同时，通过水文分析工具的应用，有助于了解排水系统和地表水流过程的一些基本概念和关键过程。

ArcGIS将水文分析中的地表水流过程集合到ArcToolbox里，如图11.1所示。

主要包括水流的地表模拟过程中的水流方向确定、洼地填平、水流累计矩阵的生成、沟谷网络的生成以及流域的分割等。

本章1至5节主要是依据水文分析中的水文因子的提取过程对ArcGIS中的水文分析工具逐一介绍。

文中所用的DEM数据在光盘中chp11文件夹下的tutor文件夹里面，每个计算过程以及每一节所产生的数据存放在tutor文件夹的result文件图11.1 ArcToolBox中的夹里面，文件名与书中所命名相同，读者可以利用该数据进行水文分析模块参照练习。

本章最后一节还提供了三个水文分析应用的实例。

9.1 无洼地DEM生成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。

实验(五）水文分析1.实验目的通过Arctoolbox：水文分析工具位于[Spatial Analyst Tools]>〉［Hydrology］之下。

2. 实验数据DEM2.实验步骤◆打开ArcMap,并打开dem数据。

如图所示1。

无洼地DEM生成（1）流向分析方法：在ArcMap中用左键单击ArcToolbox图标，启动ArcToolbox。

打开水文分析模块。

启动ArcToolbox,展开Spatial Analyst Tools工具箱，打开hydrology工具集。

双击Flow Direction工具,打开水流方向(Flow Direction）计算对话框。

Input surface data文本框中选择输入数据dem.Output flow direction raster文本框中命名计算出来的水流方向文件名为flowdir，并选择保存路径.在Force all edge cells to flow outward(Optional）前的复选框前打钩，所有在DEM 数据边缘的栅格的水流方向全部是流出DEM数据区域。

默认为不选择.这一步为可选步骤。

2 。

洼地计算①洼地计算双击hydrology工具集中的Sink工具，弹出洼地计算对话框。

在Input surface raster文本框中，选择水流方向数据flowdir.在Output surface raster文本框中，选择存放的路径以及重新命名输出文件为sink。

单击OK计算出洼地提取结果.②洼地深度计算双击hydrology工具集中的watershed工具，弹出流域计算对话框，用来计算洼地的贡献区域。

在Input flow direction raster文本框中选择水流方向数据flowdir，在Input raster or feature pour point文本框中输入洼地数据sink,在pour point field文本框中选择value. 在Output raster文本框中设置输出数据的名称为watershsink。