ArcGIS水文分析实战教程(11)河流提取流程

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分享 2017-10-17
ArcGIS水文分析实战教程(11)河流提取流程

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。

更多的GIS主流和非主流技术,可以持续关注CSDN的GIS制图乐园,以及微信公众号【GIS制图乐园】。BY 李远祥


 
[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 
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