ArcGIS水文分析实战教程(11)河流提取流程
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2017-10-17
ArcGIS水文分析实战教程(11)河流提取流程
河流提取的基本流程
河流提取的基本流程如下
ArcGIS河流提取基本流程
大概可以分为 制作无凹陷DEM，流向分析，流量分析，针对流量进行过滤，进行河流链接，最后生成栅格河流，利用栅格河流矢量化工具转换为矢量河流。
其中无凹陷点DEM在 ArcGIS水文分析实战教程（4）地形预处理一文中已经做了详细的论述，这里不再说明。基于流量来划分河流，这里就涉及到阈值问题，多大的阈值才能生成河流？这是一个非常重要的问题。
关于阈值
条件函数工具非常简单，但输入的阈值就是一门学问了。每个区域能形成河流的阈值是不一样的，所以不能一概而论；同时河流划分的标准不一样，也会影响阈值的设置。
快速设置合理的阈值
阈值很多情况下都是需要作为一个课题去研究，针对特定的区域的研究成果，就可以在这个区域中大规模使用。但大多数时候是缺乏这些研究成果的，那就需要采用一些特殊的手段，快速的获取阈值，作为一个比较河流的参考。 怎样快速的获取河流的阈值，那就是采用已有的一些河流作为参考。例如在研究区域选择一段符合研究的最低口径的河流，将其加载到地形数据中。在ArcGIS软件中利用绘图工具，在该河流河源上绘制一个点，如下图
用绘图工具在河流起点处绘制一个点
然后通过识别工具，在该点处对流量栅格进行点选，在弹出框中显示出该点的流量值，如下图所示
获取河源处流量值
那么，这个值基本上就河流的阈值，可以作为该地区在这种级别河流的提取的依据。
河流提取的建模过程
笔者利用ArcGIS Modelbuilder做了建模，下面是建模的流程截图
河流提取流程截图
其中最关键的部分是条件函数的设置，因为此处需要用到阈值。笔者是新建了一个变量，用作自己定义阈值的输入，如下图所示
modelbuilder下自定义的阈值参数
如果使用单个工具来实现，条件函数的设置应该是
条件函数设置
该设置的作用是将流量大于10000个栅格像元的流量栅格结果提取出来，并赋值为1 。这样在生成栅格河流的时候就可以用作识别河流对象了。
流程中还用到一个工具，就是河流链接，其作用是将符合阈值的流量栅格串联起来形成连续的河流。
最后来看看工具调用的效果，下面是工具的运行的参数设置
工具运行界面
最终的执行结果如下图，将流量栅格阈值大于10000的河流提取出来
河流提取结果
总结
河流提取的过程其实不难，困难在于如果去定义提取的阈值。很多从事水利信息化工作的人员都很难快速去确定提取的阈值，因为在此之前需要对该区域做一些研究和验证的工作。笔者的这种方法纯粹是一种比较取巧的方式。如果没哟参考的河流数据，可能没办法准确的把握好这个阈值的设置。
[b]GIS与水文分析（1）GIS与水文学：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3141
GIS与水文分析（2）ArcGIS水文分析工具的基本原理：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3140
GIS与水文分析（3）DEM数据准备：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3139
ArcGIS水文分析实战教程（4）地形预处理：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3155
ArcGIS水文分析实战教程（5）细说流向与流量：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3154
GIS与水文分析（6）GIS与水文学：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3153
ArcGIS水文分析实战教程（7）细说流域提取：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3152
ArcGIS水文分析实战教程（8）水库库容计算：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3151
ArcGIS水文分析实战教程（9）雨量计算与流量统计：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3158
ArcGIS水文分析实战教程（10）河流平均比降计算：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3457
ArcGIS水文分析实战教程(11)河流提取流程：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3458
ArcGIS水文分析实战教程(12)河网分级流程：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3459
ArcGIS水文分析实战教程(13)流域提取流程：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3460
ArcGIS水文分析实战教程(14)提取水库湖泊等面状水系：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3461
ArcGIS水文分析实战教程（15）库容和淹没区计算：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3462 [/b]
文章来源：http://www.jianshu.com/p/19e60d34f175
本章导读：河流是最基本的水文要素，基于DEM提取河流是最常见的操作。本章主要以河流提取流程作为说明，以及提取的一些基本技巧，最终以ArcGIS ModelBuilder 制作成为分析流程工具，方便直接调用。 BY 李远祥
河流提取的基本流程
河流提取的基本流程如下
ArcGIS河流提取基本流程
大概可以分为 制作无凹陷DEM，流向分析，流量分析，针对流量进行过滤，进行河流链接，最后生成栅格河流，利用栅格河流矢量化工具转换为矢量河流。
其中无凹陷点DEM在 ArcGIS水文分析实战教程（4）地形预处理一文中已经做了详细的论述，这里不再说明。基于流量来划分河流，这里就涉及到阈值问题，多大的阈值才能生成河流？这是一个非常重要的问题。
关于阈值
条件函数工具非常简单，但输入的阈值就是一门学问了。每个区域能形成河流的阈值是不一样的，所以不能一概而论；同时河流划分的标准不一样，也会影响阈值的设置。
- 区域的影响 区域对阈值的影响是巨大的。例如适合于平原地区的阈值，用在丘陵地区就不适合了。所以，利用地形来地区河流，一般都是适用于一个特定的区域范围。
- 常年降水的影响 虽然基于DEM的水文分析是不需要考虑具体的降雨情况的，但阈值的设置一般都会跟常年降雨情况有点关系。以广东为例子，珠三角地区降雨比较充沛，台风多发，强对流天气也有不少；而粤北山区降雨则比较少，台风天气一般影响不到该区域。所以，两地如果基于同一个阈值去提取河流，显然是不河流的。阈值对应的是区域的汇流量，也就是说有多少个栅格的流量汇入该区域。
- 河流划分口径 小河流和大江大河的提取显然不一样，支流和干流的水量差别是很大的。如果是提取的是小支流，阈值肯定相对偏小，如果提取的是干流，阈值要适当调大。
快速设置合理的阈值
阈值很多情况下都是需要作为一个课题去研究，针对特定的区域的研究成果，就可以在这个区域中大规模使用。但大多数时候是缺乏这些研究成果的，那就需要采用一些特殊的手段，快速的获取阈值，作为一个比较河流的参考。 怎样快速的获取河流的阈值，那就是采用已有的一些河流作为参考。例如在研究区域选择一段符合研究的最低口径的河流，将其加载到地形数据中。在ArcGIS软件中利用绘图工具，在该河流河源上绘制一个点，如下图
用绘图工具在河流起点处绘制一个点
然后通过识别工具，在该点处对流量栅格进行点选，在弹出框中显示出该点的流量值，如下图所示
获取河源处流量值
那么，这个值基本上就河流的阈值，可以作为该地区在这种级别河流的提取的依据。
河流提取的建模过程
笔者利用ArcGIS Modelbuilder做了建模，下面是建模的流程截图
河流提取流程截图
其中最关键的部分是条件函数的设置，因为此处需要用到阈值。笔者是新建了一个变量，用作自己定义阈值的输入，如下图所示
modelbuilder下自定义的阈值参数
如果使用单个工具来实现，条件函数的设置应该是
条件函数设置
该设置的作用是将流量大于10000个栅格像元的流量栅格结果提取出来，并赋值为1 。这样在生成栅格河流的时候就可以用作识别河流对象了。
流程中还用到一个工具，就是河流链接，其作用是将符合阈值的流量栅格串联起来形成连续的河流。
最后来看看工具调用的效果，下面是工具的运行的参数设置
工具运行界面
最终的执行结果如下图，将流量栅格阈值大于10000的河流提取出来
河流提取结果
总结
河流提取的过程其实不难，困难在于如果去定义提取的阈值。很多从事水利信息化工作的人员都很难快速去确定提取的阈值，因为在此之前需要对该区域做一些研究和验证的工作。笔者的这种方法纯粹是一种比较取巧的方式。如果没哟参考的河流数据，可能没办法准确的把握好这个阈值的设置。
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[b]GIS与水文分析（1）GIS与水文学：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3141
GIS与水文分析（2）ArcGIS水文分析工具的基本原理：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3140
GIS与水文分析（3）DEM数据准备：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3139
ArcGIS水文分析实战教程（4）地形预处理：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3155
ArcGIS水文分析实战教程（5）细说流向与流量：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3154
GIS与水文分析（6）GIS与水文学：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3153
ArcGIS水文分析实战教程（7）细说流域提取：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3152
ArcGIS水文分析实战教程（8）水库库容计算：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3151
ArcGIS水文分析实战教程（9）雨量计算与流量统计：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3158
ArcGIS水文分析实战教程（10）河流平均比降计算：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3457
ArcGIS水文分析实战教程(11)河流提取流程：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3458
ArcGIS水文分析实战教程(12)河网分级流程：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3459
ArcGIS水文分析实战教程(13)流域提取流程：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3460
ArcGIS水文分析实战教程(14)提取水库湖泊等面状水系：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3461
ArcGIS水文分析实战教程（15）库容和淹没区计算：http://zhihu.esrichina.com.cn/article/3462 [/b]
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