数据来源:DEM数据、Landsat8影像数据等
软件平台:ArcGIS、ENVI、Google Earth等
流域土地利用(1):流域边界提取
流域土地利用(2):遥感影像预处理
流域土地利用(3):利用Google Earth提取地面控制点
流域土地利用(4):分类及分类后处理
【1】准备数据
(1)镶嵌:下载相应的DEM数据,进行镶嵌
涉及工具:数据管理工具→栅格→栅格数据集→镶嵌
注意:如果有4幅DEM图像参与镶嵌,则应将其中三幅影像镶嵌到另外一幅影像上,依此进行类推即可;
(2)裁剪:对镶嵌后的数据进行裁剪,减少运算量,缩短运算时间
1°:在镶嵌后的图像上绘制多边形,并使其能覆盖研究区
涉及工具:目录→目标文件夹→右键新建Shapefile文件→点击开始编辑绘制多边形→右侧栏目可以选择绘制矩形→结束时按F2结束
2°:开始进行裁剪:用矢量数据裁剪栅格
涉及工具:Spatial Analyst工具→提取分析→按掩膜提取
注意:上面关于目标文件夹,发现一个文件夹的子文件夹右键才能新建,另外,新建shapefile要建立空间参考

【2】开始提取
(1)加载DEM
打开ArcMap,加载数据DEM数据文件;如果DEM中有很多异常值,可能刚加载进来的时候是全灰或者全白,这个时候需要右键→图层属性,进行调整。
(2)填洼处理
操作目的:移除或填充汇,创建无凹陷点的DEM数据,防止出现径流断流的情况,从而影响分析结果。DEM表面存在着一些凹陷的区域(DEM本身是插值计算的,很难与现实情况完全符合),由于这些区域异常低值存在,使得该区域在进行水流流向计算时得到不合理的水流方向。因此,应该首先对原始DEM数据进行洼地填充,得到无洼地的DEM。
涉及工具:Spatial Analyst工具→水文分析→填洼
若没有水文分析模块,用自定义→扩展模块→Spatial Analyst添加扩展模块。
(3)计算流向
确定流向的算法包括单向流算法和多向流算法,D8算法属于单向流算法,它是通过计算中心栅格与邻域栅格的最大距离权落差(中心格网与邻域格网的高度差)来确定的。利用填洼后无凹陷的DEM数据确定从栅格中的每个像元流出的方向,假定有无限的降雨并最终汇聚水流形成径流,并通过径流范围来定义最终的河流。ArcGIS中的水流方向利用D8算法计算。针对每一个栅格,将其高程与周围八个栅格进行比较,得到水流方向。如果某像元算得的水流方向是正东方向,则值为1.如果西北,则为128,以此类推。这里要用的DEM已经不是原始的DEM了,需要用经过填充处理后的DEM,也就是第二步生成的结果DEM。
涉及工具:Spatial Analyst工具→水文分析→流向
(4)计算流量
在ArcGIS中的流量指的是有多少个格子的水流汇流在某一点上。栅格中每个单元的值代表上游汇流区内流入该单元的栅格点的总数。Flow Accumulation由Flow Direction数据计算而来。每一个栅格Flow Accumulation的值代表着其上游有多少个栅格的Flow Direction最终汇流经过该栅格。一般而言,计算出来的Accumulation的数值数值越大,代表越有可能是河谷。
涉及工具:Spatial Analyst工具→水文分析→流量
(5)河网计算
水流在达到一定流量值时会产生地表径流,在径流达到一定值时成为常规的河流,通过计算并分级构建河网。集流阈值作为河系网络提取的关键因子, 设定的阈值为汇流形成河网的最小栅格数目。当Flow Accumulation达到一定值的时候,就会产生地表水流,那么所有那些Flow Accumulation大于阈值的栅格就是潜在的水流路径,由这些水流路径构成的网络,就是河网。这个阈值是需要人为设定的,与定义的汇水面积有关。
涉及工具:Spatial Analyst工具→地图代数→栅格计算器
(6)河流链接
Stream link记录着河网中节点之间的连接信息。Stream link的每条弧段要么连接着两个作为出水点或汇合点的结点,要么连接着作为出水点的结点和河网起始点。河网节点是计算流域的输入参数。输入的河流栅格数据为第5步的河网数据;
涉及工具:Spatial Analyst工具→水文分析→河流链接
(7)分水岭
先确定一个出水点,然后结合水流方向数据,分析搜索出该出水点上游所有流过该出水口的栅格,化为这个出水点之上的流域。这里,我们可以将第6步算出来的河流节点作为这一步的出水点数据。当然,这样的话计算出的流域将会很破碎,而且得不到流域之间的隶属关系。如果需要得到更为精确的流域,那么就需要人工去判读出水点。下面进行出水口的绘制。
①右击相应文件夹→新建→shapefile,在编辑中定义坐标系统
②编辑器→开始编辑→点击“创建要素”,其余步骤见图
(8)栅格河网矢量化
第五步生成的河网图是栅格的,这里需要将其转化为矢量的,以作为图层查看流域。输入的河流栅格数据为第6步的河网数据;
涉及工具:Spatial Analyst工具→水文分析→栅格河网矢量化
(9)栅格转面
将栅格转为矢量格式,提取流域边界完成。
涉及工具:Conversion Tools→由栅格转出→栅格转面
(10)河网裁剪
这一步骤的主要目的是将研究流域内的河网裁剪出来,即用矢量(栅格河网矢量化后数据)裁剪矢量(流域栅格转面)后的数据;
涉及工具:分析工具→ 提取分析→ 裁剪