利用ArcGIS水文分析工具提取河网水系的方法.docx
ArcGIS专题操作之-水文分析
水文分析-DEM 应用一、实验目的与要求1.实验目的水文分析：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。
通过本实验应达到以下目的：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.实验要求①了解水文分析工具②DEM的预处理：填洼与削峰③流向分析④计算流水累积量⑤计算水流长度（流程）⑥提取河流网络⑦流域分析二、实验原理水文分析基本步骤①无洼地的DEMDEM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（如采石场或喀斯特地貌）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，从而使得在进行水流流向计算时得到不合理的或错误的水流方向，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。
②关键步骤：流向分析―――流向分析原理水流方向是指水流离开每一个栅格单元时的指向。
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。
方向约定如左图：共有八个方向，分别是2 的n 次方。
水流的流向是通过计算中心栅格与邻域栅格的最大距离权落差来确定的。
距离权落差是指中心栅格与邻域栅格的高程差除以两栅格间的距离，栅格间的距离与方向有关，如果邻域栅格对中心栅格的方向值为2、8、32、128，则栅格间的距离为SQRT(2)≈1.414 ，否则距离为1。
如果高程差为正值，则为流出；负值则为流入。
③汇流累积量在地表径流模拟过程中，汇流累积量是基于水流方向数据计算而来的。
对每一个栅格来说，其汇流累积量的大小代表着其上游有多少个栅格的水流方向最终汇流经过该栅格，汇流累积的数值越大，该区域越易形成地表径流。
图有些地方的计算不是太理解④水流长度（流程）水流长度通常是指在地面上一点沿水流方向到其流向起点（终点）间的最大地面距离在水平面上的投影长度。
arcgis水文分析实列
练习9水文分析：根据DEM提取河流网络，计算流水累积量、流向、根据指定的流域面积大小自动划分流域水文分分析工具 (1)1. 数据基础：无洼地的DＥＭ3ﻩ2．关键步骤：流向分析 ........................................................................................................................... ４３. 计算流水累积量.. (5)4.提取河流网络6ﻩ5．流域分析9ﻩ６. 其它应用--降水分析（选做) (11)水文分分析工具有两种途径使用水文分析功能:(1)通过Arｃtoｏlbox:水文分析工具位于[Ｓpaｔial AnalystＴools]＞>［Hｙｄｒｏlogy］之下如果Ｈｙdｒoｌogy工具集没有出现,可以选中某个工具箱后新建一个工具集[Hydrology］，然后右键点新建的工具集，在出现的菜单中执行[添加]>＞[工具］会出现如右图所示的对话框,将需要的水文分析工具添加到上面新建的工具集中。
(2)另一种方法是添加[Ｈyｄrologｙ]工具栏到ArｃMａp中。
在AｒcMap中执行菜单命令:[工具]>>［定制] 命令点击[从文件添加]按钮找到ｅsrｉhydｒology_v２.ｄll 文件注意：这个文件通常是在ArｃGIＳ的安装路径下,默认的情况是[C:\PrograｍＦileｓ\ＡrcＧIS＼DevｅloperKit＼samples\SｐａtialAnaｌysｔ＼ＨｙｄｒoｌoｇicＭodelｉng\Visual_Basic]［Ｈyｄroｌogy Modeｌiｎg]工具条就被加载到ArcMap,在其前面的检查框上打上勾，如下图所示。
[Hｙdroloｇy Moｄeling］工具条就可以显示在ArcMａｐ中注意：以下的练习基于HydrｏlogｙＭodeｌing工具1.数据基础:无洼地的ＤＥM在ArｃMap中加载DEＭ数据，执行工具条[Ｈydrology Ｍodeling]中的菜单命令[Hydrolｏgy］>>[ Ｆｉll Sinks]，在出现的对话框中将[Iｎput Suｒｆacｅ］参数指定为“DＥM”确定后得到无洼地的DEM数据:[Ｆiｌled Siｎk1 ]2．关键步骤：流向分析在上一步的基础上进行，执行工具条[Hydrｏlogy Mｏdｅling］中的菜单命令［Hydroｌog ｙ]>>[ Flow Directｉon ],在出现的对话框中将［Ｉｎput Surfaｃe]参数指定为“Filled Sｉnk１”确定后得到流向栅格[ FloｗDirection１],了解流向栅格单元的数值表示的含义是什么3．计算流水累积量在上一步的基础上进行，执行工具条［Hydroloｇy Modｅling］中的菜单命令[ Hyｄrｏloｇｙ]>＞[ F ｌoｗAccumuｌａtｉon ］，在出现的对话框中将[Diｒｅｃtｉｏn Raster］参数指定为“FｌowＤir ｅcｔion１”确定后得到流水累积量栅格[Flｏw Accｕmulａtion1]４. 提取河流网络(1)提取河流网络栅格:在上一步的基础上进行，打开Arctoｏlｂox，运行工具[Spatｉal Analｙst Tooｌs]＞>[Mａp Aｌgebrａ]＞＞［单输出地图代数]在[地图代数表达式]中输入公式：con (ＦloｗAｃｃuｍulａtｉon1>800,１)[输出栅格]指定为:SｔreamＮet说明：通过此操作将流水累积量栅格[Flow Aｃcumulation1]中栅格单元值(流水累积量）大于８00的栅格赋值为1，从而得到河流网络栅格[StreamNet]１sｅtnulｌ2 ｃoｎ３pick uｐ这三个命令很有用。
Arcgis操作水文分析
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教程ArcGIS中使用DEM数据进行水文分析02
流量积蓄结果6. 提取河流网络在Arctoolbox内，点击"Spatial Analyst 工具\地图代数\栅格计算器"，如下图所示。
调用栅格计算器工具在显示的栅格计算器对话框内，地图代数表达式中输入公式：Con("FlowAcc_Flow2">800,1)，FlowAcc_Flow2是上一步得到的结果名字，如下图所示。
栅格计算器设置点击确定之后可以看到提取的河流网络，通过此操作将流水累积量栅格FlowAcc_Flow2中栅格单元值（流水累积量）大于800的栅格赋值为1，从而得到河流网络栅格rastercalc1，如下图所示。
河流网络结果7. 矢量化河流网络在ArcToolbox中，点击"Spatial Analyst工具\水文分析\栅格河网矢量化"，如下图所示。
120集ArcGIS视频教程在线观看地址：https:///video/courseview/1b6aa2116c175f0e7cd137e2https:///video/courseview/f7f5c081e53a580216fcfeed调用栅格河网矢量化工具在显示的栅格河网矢量化对话框内，"输入河流栅格数据"一栏输入上一步得到的结果，"输入流向栅格数据"一栏输入流向分析得到的结果，设置好"输出折线要素"，如下图所示。
栅格河网矢量化设置点击确定之后可以得到矢量化后的河流数据，如下图所示。
矢量化河流网络8. 平滑河流网络在矢量化后的河流网络图层上点击右键，选择"编辑要素\开始编辑"，进入编辑状态，如下图所示。
120集ArcGIS视频教程在线观看地址：https:///video/courseview/1b6aa2116c175f0e7cd137e2https:///video/courseview/f7f5c081e53a580216fcfeed开始编辑在矢量化后的河流网络图层上点击右键，选择"打开属性表"，打开属性表，如下图所示。
arc hydro工具提取流域步骤
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。
ArcGIS实验操作(十三)---基于DEM的水文分析
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。
arcgis河流纵剖面提取
arcgis河流纵剖面提取简介ArcGIS是一款强大的地理信息系统软件，可用于处理和分析各种地理数据。
其中，河流纵剖面提取是一项常见的任务，用于研究河流的形态和地貌特征。
本文将详细介绍如何使用ArcGIS进行河流纵剖面提取，并给出具体步骤和操作方法。
步骤一：准备工作在开始之前，需要准备以下数据： 1. 河流线数据：包含河道的空间几何信息。
2. 高程数据：包含地表高程值的栅格或矢量数据。
步骤二：创建河流纵剖面线1.打开ArcMap软件，将河流线数据添加到地图中。
2.在“Editor”工具栏中选择“Start Editing”以启动编辑模式。
3.在“Editor”工具栏中选择“Create Features”下的“Polyline”工具，并在地图上绘制一条与河流平行的线段，表示要提取的河流纵剖面。
4.在属性表中为该线段添加必要的属性信息。
步骤三：提取纵剖面点1.将高程数据添加到地图中，并确保其与河流线数据对齐。
2.在“Spatial Analyst”工具栏中选择“Extraction”下的“ExtractValues to Points”工具。
3.在弹出的对话框中，选择河流纵剖面线图层作为输入点图层，选择高程数据作为输入栅格或矢量数据。
可以设置输出点图层的存储位置和名称。
4.点击“OK”按钮开始提取纵剖面点。
步骤四：生成纵剖面图1.在属性表中查看提取的纵剖面点数据，并确保其包含河流线上的每个点的高程值信息。
2.在“ArcToolbox”窗口中找到并打开“3D Analyst Tools”文件夹，选择“Graphing Tools”下的“Create Graph”工具。
3.在弹出的对话框中，选择提取的纵剖面点数据作为输入表格，选择河流线上距离字段和高程字段作为X轴和Y轴。
4.设置其他参数，如标题、坐标轴标签等，并选择输出文件路径和名称。
5.点击“OK”按钮生成纵剖面图。
步骤五：分析与应用1.分析生成的纵剖面图，观察河流在不同地理位置上的高程变化情况。
arcgis两个点之间流域提取
arcgis两个点之间流域提取摘要：1.引言2.提取流域的方法3.使用ArcGIS 进行两点之间流域提取的具体步骤4.总结正文：【引言】在地理信息系统（GIS）中，流域提取是一项重要的水文分析任务。
流域是指地表水在一个特定区域内流动到某一点所需的空间。
在地理信息科学和水文学领域，流域分析具有广泛的应用，例如水资源管理、水土保持、防洪和生态保护等。
本篇文章将介绍如何使用ArcGIS 进行两点之间流域提取。
【提取流域的方法】流域提取的方法主要有以下几种：1.流向分析法：根据地表水流的方向来确定流域边界。
该方法适用于地表水流较为明显的区域。
2.流累积法：根据流域内水流的累积量来确定流域边界。
该方法适用于地表水流较为分散的区域。
3.河网法：通过构建河网模型，根据河流汇流规律来确定流域边界。
该方法适用于河流发育较为完善的区域。
【使用ArcGIS 进行两点之间流域提取的具体步骤】下面将介绍如何使用ArcGIS 进行两点之间流域提取的具体步骤：1.准备数据：首先需要一幅包含流域内全部区域的数字高程模型（DEM）数据，这可以从遥感影像、地形图或其他数据源中获取。
2.填充DEM：使用ArcGIS 中的"Fill"工具（路径：ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Hydrology > Fill），填充DEM 中的洼地，以便生成连续的水流路径。
3.计算流向：使用ArcGIS 中的"Flow Direction"工具（路径：ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Hydrology > Flow Direction），根据填充后的DEM 计算每个像元的水流方向。
4.计算流累积：使用ArcGIS 中的"Flow Accumulation"工具（路径：ArcToolbox > Spatial Analyst Tools > Hydrology > Flow Accumulation），根据流向计算每个像元的流累积量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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_exam1
3．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。
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->Spatial Analysis Tools->Stream to Feature工具.Input Stream raster 为第四步只有0、1值的河网栅格。
流向栅格使用第二步所生成的栅格数据。
6．矢量河网处理
由于Stream to Feature工具.将所有栅格象素均转为矢量线段。
所以要进行处理，方法是利用属性查询的方法把所有GRID_CODE为1的全部选择出来。
导出就得到了由dem所生成的河网矢量。
但是由于是栅格转换而来。
生成的河网并不是连续的矢量。
可以根据需要做简单的处理。
ArcGIS Spatial Analyst包含一些从水文和地形信息中处理和获取新信息的专门工具。
当进行水流建模时,您需要了解水流的来源和去向. ArcGIS Spatial Analyst提供了用于进行地形表面汇流计算的工具, 它为描绘汇流网络和汇水盆地、流长计算以及确定水系级别等提供了必要的基础.该类数据通常用于将地形信息综合到水文模型中。
地下水工具可以用于进行简单的地下水二维水流和要素建模。
达西流量（Darcy Flow）工具用于从水文地理数据中
生成地下水流域。
达西流量工具可以从一个点源出发，穿过流域，跟踪汇流路径。
多孔喷嘴（Porous Puff）工具可用于计算水中化学物品或成分沿流域扩散的状况。
可利用的水文工具包括：
汇水量计算工具（Flow Accumulation）汇水方向计算工具（Flow Direction）流长计算工具（Flow Length）
填充（Fill）
下沉接收（Sink）
水系（Stream Link）
水系级别（Stream Order）
水系至特征（Stream To Feature ）
分水岭（Watershed）
达西流量（Darcy Flow）
颗粒物跟踪（Particle Track）
多孔喷嘴（Porous Puff）。