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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。
【word】基于ArcGIS的流域数字特征提取模型基于ArcGIS的流域数字特征提取模型第9卷第3期2010年9月石家庄铁路职业技术学院VOL.9No.3JOURNALOFSHIJIAZHUANGINSTITUTEOFRAILWAYTECHNOLOGYSep.2010基于ArcGIS的流域数字特征提取模型边占新?赵军华’侯国力”(石家庄铁路职业技术学院”河北石家庄050041石家庄铁道大学”河北石家庄050043石房房产测绘所河北石家庄050000)摘要:建立一个基于ArcGIS的从DEM数据中提取流域数字特征的模型,并按照模型运行顺序分析了其功能,而且利用该模型提取某一地区的流域数字特征.关键字:流域水文模型DEMArcGIS中图分类号:X144文献标识码:A文章编号:1673—1816(2010)03—0043—05 1引言随着地理信息系统(GIS)技术的广泛应用,数字高程模型(DEM)已经成为操作和存储最为方便的一种地形信息【?.在流域分布式水文模拟中,GIS的应用可概括为:?由数字高程模型(DEM)提取流域水文特征,包括水沙的流向,河网的拓扑结构,子流域的连接关系,河道特征参数,流域边界等数字特征.同时,应用GIS技术,还可将流域进一步细分,网格化或者单元化,作为分布式模型的地形基础.?通过GIS技术,一方面可以将把空间点上的数据(如降水,气温等)通过插值方法给出各个水文单元的相应信息;另一方面可把土地利用,土壤类型等下垫面信息耦合到分布式水文模拟单元上,提供水文模拟的基本输入.此外,应用GIS强大的空间表达手段可进一步将模拟的结果通过图表,三维显示,虚拟景观等技术表现出来,有助于更好地理解和分析水文现象和水文过程.本文旨在分析利用ArcGIS软件的空间分析功能及其空间分析建模模块建立基于DEM(GRID格式)的水文相关数字特征提取的模型.2模型说明与结构,2.1模型说明2.1.1原始DEM数据预处理ProfileviewofasinkbeforeandafterrunningFILLProfileviewofapeakbefor eandafterrunningFILL垂filledsink蠹removedpeak图1Fill功能处理方式图】收稿日期:2010-06-12作者简介:边占新(1976-),男,汉,河北保定人,硕士,研究方向地理信息系统.43石家庄铁路职业技术学院2OlO年第3期由于数据分辨率或者高程值的舍入限制,实际DEM数据中凹陷洼地或者凸起高地的存在是个普遍现象,在进行水流方向计算时往往会造成不合理甚至错误的水流方向.因此在计算前首先对原始DEM数据中进行填洼和削峰[31.ArcGIS软件提供的相应的功能为Fill工具,其处理方式如图l.2.1.2水流方向提取对于DEM中每个栅格单元,其水流方向指水流离开此栅格单元时的指向.ArcGIS 中栅格单元水流方向是通过计算当前栅格单元与其邻域栅格的最大距离权落差米确定的.所谓的距离权落差是指中心栅格的中心点与邻域栅格中心点间的高程着除以两个栅格中心点间的距离,栅格中心点间的距离与方向有关,与中心栅格单元在同一水平或者竖直线上的其距离为栅格大小,否则为1.414倍的栅格大小.ArcGIS是通过对中心栅格的8个邻域栅格编码(图2),中心栅格的水流流向便可以由其中的某一值来确定.若存在格网水流方向不能确定的情况,此时需要将数个方向的值相加,这样在后续处理中从相加的结果便能确定相加时中心格网的邻域格网情况[41.如果所有方向的距离权落差均相同的话,ArcGIS将扩大其邻域范围直至找到最大距离权落差】.ArcGIS 中的相应工具为FlowDirection.幽2ArcGIS8邻域栅格编码2.1.3水流长度的计算水流长度是指地面上一点沿水流方向到其流向起点(或终点)问的最大地面距离在水平面上的投影长度.ArcGIS提供了两种水流长度的计算方式:顺流计算和溯流计算.顺流计算是计算地面上每一点沿水流方向到该点所在流域出水口的水平投影距离.溯流计算是计算地面上每一点逆水流方向到其流向起点的水平投影距离l6】.ArcGIS中的相应功能为FlowLength.本模型利用该功能从提取的水流方向结果中分别提取了两种水流长度.提取结果可以作为其他模型的输入参数.2.1.4流域盆地的提取流域盆地是由分水岭分割形成的汇水区域,可以利用水流方向确定所有相互连接并处于同一流域盆地的区域.ArcGIS中提取流域盆地的功能为Basin,本模型使用该功能从水流方向结果中提取了流域盆地(Raster),并使用RastertoPolygon功能将其转为shapefile格式.2.1.5汇流累积量数值矩阵的计算FLO~/D|RFLOW_Ace图3汇流累积量的计算汇流累积量数值矩阵表示区域地形每个点的水流累积量.汇流累积翅的基本思想是:以规则格第3期边占新,等基于ArcGIS的流域数字特征提取模型网表示的DEM中,每个格网都有一个单位的水量,根据区域地形的水流方向数据计算每个点处所流过的水量数值,便得到了该区域的汇流累积量.ArcGIS中汇流累积量计算过程如图3所示.说明:本模型将每个栅格单元的上游汇流区内流入该单元的栅格点的总数作为该栅格单元的汇流累积量.2.1.6河网的生成(1)河网提取目前河网提取方法主要采用地表径流漫流模型【oJ.基本思想就是计算DEM中每个格网单元的上游集水面积(所谓的上游集水面积是指水流流经本栅格单元的所有格网单元的面积之和【7】),当上游集水面积达到一定值的时候,该栅格单元就会产生地表水流,所有上游集水面积大于临界值的栅格就是潜在的水流路径,由这些路径构成的网络就是河网.对于本模型来说,将汇流累积量栅格图中值大于指定阈值的栅格单元的值设为1,其他设为空值,便得到了河网栅格图.(2)河网分级在地貌学中,河流的分级依据河流的流鼙,形态等因素进行,不同级别的河流所代表的汇流累积量不同,级别越高,汇流累积量越大,一般是主流,而级别较低的河网一般为支流J.ArcGIS提供了两种河网分级方法:Strahler分级和Shreve分级,如图4所示.本模型采用的Strahler分级方法结合水流方向栅格数据对河网栅格数据进行了分级,并使用Streamtofeature 工具将分级的栅格结果转化为矢量数据,便于进一步的分析应用.Strahlerorderin~lShreveordering图4两种河网分级方法示意图2.1.7集水流域的提取集水流域生成的思想如下:首先确定出水点,即该集水区域的最低点,然后结合水流方向,分析搜索出该出水点上游的所有流过该出水口的栅格,一直搜索到流域边界,即分水岭的位置为止.(1)计算河网中结点的连接信息河网结点的连接信息主要记录河网的结构信息.通过计算该信息,可以得到每个河网弧段的起始点和终止点,同样还可以得到该汇水区域的出水点.出水点的确定,是集水流域的提取的前提条件.而且所有这些结点对于水量,水土流失等的研究具有十分重要的意义.该模型将该计算结果作为模型的输出项,以便供其他研究使用.(2)集水流域的生成根据水流方向和河网结点信息,利用ArcGIS的Watershed上具即可计算生成集水流域栅格图.并使用RastertoPolygon功能将其转为shapefile格式.2.1.8具有水文学意义的地形参数提取(1)集水流域信息提取使用ArcGIS提供的ZonalStatisticsasTable工具,以集水流域矢量数据为分区数据,其ID字段45自家庄铁路职业技术学院学搬20l0年第3期为分区字段,提取各集水区的相关信息,包括各集水区面积等.(2)河道坡度信息提取使用Slope工具,从原始DEM中提取坡度,再使用ArcGIS提供的ZonalStatisticsasTable工具,以提取的河网矢量数据为分区数据,其ID字段为分区字段,统计各河道的坡度相关信息,包括最大,最小和平均坡度信息等.2.2模型结构(如图5所示)3应用实例3.1数据资料图5模型图N图6小流域河网图,左图为原始河网,右图为提取的河网图第3期边占新,等基于ArcGIS的流域数字特征提取模型本例使用DEM数据为ArcGIS9.2中的例子数据BlackHills\SturgiskDEM2,数据为Grid格式;该例子中stream2为coverage格式的原始河网数据.3.2模型运行及参数调整将DEM2作为上述模型的输入参数,设置其他输出参数后,运行该模型,得到各种流域数字特征.根据stream2数据与模型提取的河网对比,将模型中提取河网时设置的汇水累积量阈值调整为550.3.3部分模型结果图6为其中某一小流域的河网图,图7为其集水区域划分图.3.4结论与讨论本文分析了基于ArcGIS的流域数字特征提取方法,并设计了特征提取的模型,使得在ArcGIS中提取流域数字特征更加快捷方便,模型输出结果可以作为进一步的流域分析和模拟的参数.图7小流域集水区域划分图N.本模型仅仅实现了基本功能,仍然存在许多有待完善和修正的地方,一些模型参数,如河网提取时的阈值需要针对具体应用具体调整.参考文献:【l】郑红星,王中根,刘昌明,等.基于GIS/RS的流域水文过程分布式模拟一II模型的校检与应用【J】.水科学进展,2004,15(4)[2】王中根,刘昌明,左其亭,等.基于DEM的分布式水文模型构建方法【J】.地理科学进展,2002,21(5)【3】汪东川,卢玉东.基于ArcGIS的数字河网模拟【J】.科技资讯,2006,(5)【3】袁飞,任立良.栅格型水文模型及其应用[J】【4】张超,郑钧,张尚弘,等.ArcGis9.0中基于DEM的水文信息提取方法[J】.水利水电技;~,2005,11(36)【6】汤国安,杨昕.ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程[MI.科学出版社,2006,l【7]ArcGIS9.0DesktopHelp【8】孙艳玲,刘洪斌,谢德体,等.基于DEM流域河网水系的提取研究[J】.资源调查十环境,2004,25(1)AreGIS-basedwatershedmodelfordigitalfeatureextractionBIANZhan.xin?ZHAOJun-hua2HOUGu0一li.)(ShijiazhuangInstituteofRailwayTechnology’ShijiazhuangHebei050041 ShijiazhuangRailwayInstituteShijiazhuangHebei050043SurveyInstituteofShijiazhuangMunicipalRealtyAdministrativeBureau_j JShijiazhuangHebei050043China)Abstract:ThisarticleintroducesthatanArcGIS.basedmodel’Sdataextracti onfromDEMnumericalcharacteristicsisestablished,andinaccordancewiththemodelsananalysiso fitscapabilitiesisperformed,butalsoextractedthewatershednumberfeaturesofacertainregionbyusingthe mode1.Keywords:watershedhydrologymodelDEMArcGIS47。
Arc Hydro Tools 是一款专门用于水文分析的扩展工具，可以用于提取流域和水系等信息。
以下是使用Arc Hydro Tools 提取流域的步骤：
1.打开ArcGIS 软件，加载需要提取流域的栅格或矢量数据层。
2.在工具箱中打开Arc Hydro Tools 扩展模块，选择“提取流域”工具。
3.在“提取流域”工具中，选择输入栅格或矢量数据层，设置流域出口点的位置和方向等参数。
4.点击“确定”按钮，开始提取流域。
5.ArcGIS 将根据设置的参数自动提取流域，并将结果输出到新的图层中。
6.可以使用其他工具对提取的流域进行编辑、分析和可视化等操作。
需要注意的是，提取流域需要一定的水文分析知识，以确保参数设置的正确性。
同时，Arc Hydro Tools 的使用也需要一定的专业背景和技术能力。
如果您不是很熟悉该工具，可以参考相关教程或咨询专业人士进行学习和操作。
【关键字】研究本科生毕业论文（设计）题目：基于ArcGIS环境DEM流域特征提取研究专业代码：070703作者姓名：彭希学号：90单位：环境与规划学院指导教师：肖燕原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研究取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外，论文中不含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得聊城大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人承担本声明的相应责任。
学位论文作者签名：日期指导教师签名：日期目录前言--------------------------------------------- 1 1研究区概况和源数据------------------------------- 21.1研究区概况 ---------------------------------------------------- 2 1.2源数据 -------------------------------------------------------- 22流域特征提取原理和流程--------------------------- 22.1提取流程 ------------------------------------------------------ 3 2.2提取原理 ------------------------------------------------------ 4无洼地DEM生成--------------------------------------------------------------- 4汇流积累量------------------------------------------------------------------- 5水流长度--------------------------------------------------------------------- 5河网的提取------------------------------------------------------------------- 5流域分割--------------------------------------------------------------------- 7 3实例分析----------------------------------------- 8 3.1流域基础数据的获得 -------------------------------------------- 8 3.2不同级别河网的生成 -------------------------------------------- 8 3.3流域盆地的提取 ----------------------------------------------- 11 3.4集水子流域提取 ----------------------------------------------- 11 3.5DEM提取的河网与水系图比较------------------------------------ 12 结论--------------------------------------------- 14参考文献----------------------------------------- 15致谢------------------------------------------- 16摘要本文在ArcGIS9平台下基于数字高程模型（DEM）数据进行流域特征的自动提取和划分。
以鸭绿江流域为例：
DEM文件名为YLJdem.img，
研究区域矢量边界为ylj_Output_.evf（统一处理得到）
注意：以下操作过程中，背景文件为可选，当原始DEM影像存在异常值时，需将背景值进行掩模处理（建议每个过程均掩模），裁剪时所有边界文件，请采用研究区域evf文件。
1.洼地填充
输入数据：原始DEM(YLJdem.img)
输出文件：洼地填充后文件（wadi.tif）
2.汇流方向计算
输入数据：填洼后（wadi.tif）
输出数据：流向(liuxiang.tif)
3.流水累计量计算（该模块存在小bug没解决，请在执行该步骤时，重启系统）
输入数据：流向(liuliang.tif)
输出数据：汇流累积(leiji.tif)
4.水系提取
输入数据：汇流累积量数据（leijiliang.tif）
输入阈值：2000（自定义）
输出文件: 水系(shuixi.shp)
二值化水系文件(shuixi.tif,后续用到)
5.河网连线(主要用于子流域分割中查找出水口)
输入数据：河网二值化数据(shuixi.tif)
输入数据：水流方向（liuxiang.tif）
输出数据：河网连线(streamlink.tif)
6.子流域提取
输入数据：流向（liuxiang.tif）
输入数据：河网连线(streamlink.tif)。
arcgis小流域提取实例
小流域提取的步骤如下：
1. 下载DEM（数字高程模型）数据，然后根据研究区边界将DEM进行裁剪。
2. 进行DEM填洼操作，这是为了填充DEM中的小坑。
3. 计算流向，这是为了确定水流的路径。
4. 计算流量，这是为了确定水流的大小。
5. 提取河网，这是通过筛选出河道中汇流量大于阈值的河道来实现的。
6. 进行河流链接操作，这是为了连接相邻的河流。
7. 进行分水岭操作，这是为了确定流域的分界线。
以上步骤可以帮助您在ArcGIS中提取小流域。
这些步骤需要一定的GIS和计算机编程知识，如果您遇到任何问题，建议您寻求专业人士的帮助。
以小清河为例
流域分析模块只用得到前两个。
1.新建一个英文名的文件夹，把建立的文件往这放。
2.打开gis，空白的也可以，点project setup里面的new ，并且不保存当前。
3.把路径（第一个框）设置为刚才建立的英文文件夹，ok就行，剩下的他自己设置。
4.点击的第一个,出现这个界面。
以后（）几就是点几。
（1）加载dem。
（2）点2 z改成meter
（3）mask 掩膜可以选各种图层或者原图还可以自己画。
选择方式1文件加载 2选择地图（点进去再点自己加载的dem就是处理dem本
身了）3手动画处理区域。
我这里就只演示2了,12一个意思。
点击select from map ，里面有个选项就是加载的原图
（4）点黄的自动处理dem。
Ok 完毕
area大概设一个。
越小越精确，我取2000
（5）点这个图标，自动画河道。
等一会儿，完毕
（6）点add 添加点，点在你需要的流域出口处，点完stop编辑，保存编辑yes，完毕
（7）选点，选择你刚才的流域出口点，完毕
（8）点这个，生成流域子流域（包括面积）各种，点完之后负责等就好，完毕。
（9）需要各点高程数据最长河长等再点9,点完等就行了，完毕。
以上就是swat处理流域水系的最基本操作。
属性表自己可以直接查找需要的数据。
Arcgis提取水系的步骤：
0、DEM切割
如果DEM太大，可以先进行切割A加载DEM图像，ArcToolbox中
在弹出窗口中填写：
1、DEM注地填洼
在Fill中填洼
2、水流方向提取
3、汇流累计计算
4、河网生成
调出Spatial Analyst工具栏，选择raster calculator,弹出
填写计算公式，然后evaluation。
注意：800不是固定值，根据里面的High值来填写
5、添加控制点，提取子流域
在catalog中新建图层：create new shapefill，命名为zhandian，然后在arcmap中加载该图层，选取站点加载控制点
6、根据子流域切出水系
栅格水系转化为矢量水系：
Txt文件转化为栅格数据在arcgis中打开：
栅格数据重采样：
1km数据重采样成2km数据：
将0.0083×2=0.0166（1km变为2km）。
Arcgis提取流域操作-适合新手
编辑整理：
尊敬的读者朋友们：
这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（Arcgis提取流域操作-适合新手）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为Arcgis提取流域操作-适合新手的全部内容。
Arcgis提取流域操作步骤（图下面是相应的文字说明)：到下面的网址注册账号
http://datamirror.csdb。
cn/dem/search.jsp
下载90m分辨率的DEM
下载得到Asc后缀名的文件
转换为raster
填洼
生成流向
累积流
接下来定义出口点
点右键新建shapefile
点edit定义坐标系统
和原来坐标系统保持一致
把刚才这个图层拖到arcgis里面
编辑
Start edit
点击加一个点到图层中，要在累计流的路径上
然后 save edit ，stop edit
接下来把shp变为栅格
提取流域
结果如下图
坐标转换将投影坐标转为地理坐标即xy坐标转为经纬度坐标先定义层的坐标
选一个地理坐标
以wgs84为例
现在只是显示为经纬度坐标了实际数据还没有变化把目标图层导出
Ok。
