4.ArcGIS之闽江流域分析

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ArcGIS环境下基于DEM的水文特征提取研究

论文题目ArcGIS环境下基于DEM的水文特征提取研究姓名所在学院专业班级学号109042010006指导老师二○一三年一月四日数字高程模型10GIS姜婷109042010006 ArcGIS环境下基于DEM的水文特征提取研究——以闽江流域建溪水系为例姜婷（福建师范大学地理科学学院，福建省福州市350108）摘要：选择闽江流域建溪水系为研究对象,以数字高程模型DEM(Digit Elevation Models)为基础,利用ArcGIS软件的水文分析工具从DEM数据中提取研究区域的流域水文特征的详细过程。

主要包括:DEM的生成和预处理、水流方向的确定、水流累积量提取、河网的提取和子流域的划分。

结果表明，利用该方法提取的河网与利用手工方法提取的河网基本一致，从而证明该方法具有较高的精度。

关键词：数字高程模型；水文特征；ArcGIS；提取；建溪水系21世纪以来水资源危机日益突出，水文模型已经成为目前国内外水文学研究的热门课题。

随着“3S”技术的发展，为水文科学注入了新的血液。

目前水文模拟技术趋向于将水文模型同GIS 与RS集成，以便充分利用GIS在数据管理、空间分析及可视性方面的功能。

数字高程模型DEM (Digital ElevationModel)是用一组有序数值阵列形式表示地面点的平面坐标(x,y)和高程z的一种实体地面模型。

它包含了大量的地理信息,是构成GIS的基础数据，其用途十分广泛,利用DEM可以提取流域的许多重要水文特征参数，如坡度、坡向、水沙运移方向、汇流网络、流域界线等。

目前,利用DEM进行流域分析的工具很多,ArcGIS的水文分析模块(Hydro logymodel)是美国环境系统研究所公司(ESRI)为ArcGIS推出的一个水文分析模块,主要用于地形和河流网系的提取和分析,实现地形模型可视化,其强大的流域特征分析功能可以满足各种流域DEM处理的需要。

1流域概况建溪是闽江上游三大溪中最大的溪流，是一个树枝状水系。

闽江流域特大洪涝干旱风险识别

闽江流域特大洪涝干旱风险识别
武晶
【期刊名称】《人民珠江》
【年(卷),期】2024(45)4
【摘要】为完善闽江流域应对极端水文事件和特大洪旱风险的调度预案,根据流域历史观测资料,利用标准化径流指数SRI、标准化降水指数SPI对闽江流域的特大洪涝干旱风险进行识别并分析。

研究结果表明:①通过以年为时间尺度的旱涝分析,旱典型年有2003、2004年,涝典型年有1998、2016年,共计4个典型年份,闽江流域范围内干旱频率较高的区域,洪涝发生的频率则相对较低;②通过以季为时间尺度的旱涝分析,可得闽江流域四季特大洪旱风险年份,其中春、夏两季以特旱为主,秋、冬两季以极涝为主,闽江流域四季SPI3的Z值除春季外均有一定的变化趋势,研究成果可为闽江流域今后应对旱涝极端水文事件、制定特大洪旱风险应急调度方案提供基础数据和技术支持。

【总页数】9页(P115-123)
【作者】武晶
【作者单位】福建省水文水资源勘测局闽江河口水文实验站
【正文语种】中文
【中图分类】TV21
【相关文献】
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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。

闽江下游沿江地区景观格局及分异特征研究

闽江下游沿江地区景观格局及分异特征研究杨扬;戴文远【摘要】在RS-GIS支持下,运用景观生态学原理,针对闽江下游沿江地区景观生态类型在整个研究区、不同地貌区、不同行政区和不同缓冲区的格局特点和分异规律进行分析.结果表明,闽江下游沿江区域景观生态系统中以自然景观为主,区域自然属性强；不同景观类型的景观格局水平和垂直分异明显；河流沿江景观格局受人类干扰影响深刻,亟须进行生态恢复重建.【期刊名称】《高师理科学刊》【年(卷),期】2012(032)001【总页数】5页(P63-67)【关键词】景观生态;景观格局;闽江下游地区【作者】杨扬;戴文远【作者单位】福建师范大学地理科学学院,福建福州350007;福建师范大学地理科学学院,福建福州350007【正文语种】中文【中图分类】P951景观格局及其动态变化研究是景观生态学的研究热点和重要研究领域[1-5].景观生态学中的格局往往是指空间格局，即缀块和其它组成单元的类型、数目以及空间分布与配置等[6].流域是一个完整的自然地理单元，流域内景观格局是在自然与人类活动长期相互作用过程中演变而成的.对流域景观格局的研究，是揭示流域生态状况、空间变异性特征以及与生态过程相关的区域资源环境问题的有效手段[7].闽江是福建省最大的水系，发源于武夷山脉，在水口镇进入下游地区.闽江下游沿江地区景观特征和生态格局较中游、上游有很大差异，同时闽江下游地区又是福建省省会中心城市——福州所在地，其自然地理环境和森林生态系统受人类干扰影响深刻，威胁着区域社会、经济的可持续发展.本文从景观生态学角度出发，以闽江下游沿江地区为研究实例，分析景观格局及其分异，对进一步提升区域景观生态功能，构建区域生态安全格局提供科学依据.研究区范围以闽江下游河段为主体（即水口镇至闽江入海口），宽度以闽江干流两岸山峰的分水岭为界，位于东经118°08′～120°31′，北纬25°15′～26°29′之间，面积311 726.19 hm2.闽江进入下游后，自西北向东南，经闽清县、闽侯县，在淮安分为南北港，北港称闽江，也称台江、白龙江，南港称乌龙江，两江环绕南台岛后汇合于马尾港，向东北方向流经闽安峡谷，在亭江又分南北两支，绕过琅岐岛，分别沿江山从长门水道和梅花水道注入台湾海峡.研究区内气候属亚热带海洋性季风气候，全年冬短夏长，温暖湿润，无霜期达326 d，年平均气温19～20℃，年均降水量900～2 100 mm.植被类型比较复杂，种类繁多，主要有常绿阔叶林、红树林、竹林、灌丛、草丛、滨海沙生林等.土壤以红壤、赤红壤、黄壤为主，耕地以水稻土为主.利用2009年Langsat_TM影像，结合1∶50 000地形图（1984年），以地貌、植被等自然地理要素为指标，在遥感影像几何校正的基础上，利用ArcView3.3进行影像解译，编制研究区景观类型图（见图1），经过ArcGIS拓扑检查，转换成30 m×30 m的栅格数据.在此基础上，叠加1∶100 000的DEM（30 m×30 m）数据，利用ArcGIS9.0研究不同景观在总研究区、不同地貌区、不同行政区、不同缓冲区（1 000 m——鸟类活动，2 000 m——较完整内部生境，5 000 m——人类活动）[8]的景观格局分异规律和特点.参考景观分类的研究成果[9-13]，结合研究区的实际情况，从人类对河流景观的影响强度和河流景观的结构功能2方面入手，构建研究区河流景观分类体系（见图1和表1）.第一，根据人类干扰强度的大小，将闽江下游地区景观分为自然景观、经营景观、人工景观和水域景观；第二，以地貌为基本线索，结合人类干扰强度，分出研究区的景观亚型（平原自然景观、山地自然景观等）；第三，以地表覆盖为标志，结合人类利用方式与应用价值，进一步划分出景观单元（平原水田景观、山地果园景观等，限于篇幅，表1中省略景观单元特征数据）.借鉴景观生态学空间格局指数方法来定量分析研究区景观空间分异规律.选取景观生态学较为成熟的指标，包括景观多样性指数、优势度指数、均匀度指数、破碎度指数，式中：Pi为景观类型i所占面积比例；m为景观类型数目；A为景观的总面积.根据表1数据，计算了总研究区、不同地貌区、不同行政区、不同缓冲区的自然景观、经营景观、人工景观、水域景观的景观格局指数，结果见表2.3.2.1 研究区景观格局总体情况分析闽江下游沿江地区受人类影响深刻，不同景观类型的景观格局差异明显.研究区总体上以自然景观为主，面积共173 569.27 hm2，占总面积的55.68%，斑块数815个，占总斑块数的46.52%，自然景观中景观类型丰富，多样性指数大，但与最大多样性相比，还存在一定的差距，在景观类型数量确定的情况下，说明各景观类型所占的面积比例有一定的差异；优势度指数为1.240，说明有一种或少数几种景观占主导地位，山地森林景观（含高丘、低山、中山的森林）占自然景观总面积的近58.70%，处于主导地位.自然景观类型分布比较均匀，而且面积较大，连通性较好，因此均匀度高，破碎度较低.经营景观受人类活动影响，土地利用比较多元化，景观类型较多，多样性也较大，但是各景观类型所占面积比例的差异还是比较大的，平原水田、高丘果园、平原果园三者共占经营景观面积的58.03%，是优势景观类型.经营景观斑块沿河流两侧比较均匀的镶嵌在自然景观中，均匀度较高，但是受到人类分块开发利用的影响，斑块面积都较小，破碎度大.人工景观是受人类活动影响最强烈的景观，面积共21 662.07 hm2，占总面积的6.95%，斑块数199个，占整个景观的11.36%.研究区内人工景观以城镇和乡村居民点建筑为主，优势度指数高达2.291，说明土地利用比较单一、集约，多样性小；特别是河流沿岸地带的平原城镇和平原乡村居于主导地位，占人工景观总面积高达94.71%，其他地貌区的人工景观斑块少、面积小，呈零星分布状态.水域景观受平原河流景观控制，平原河流景观面积占了水域景观面积的92.61%，导致水域景观的多样性低，优势度指数比其它景观类型高很多，而且均匀度很低.3.2.2 不同行政区景观格局分异不同行政区景观格局的分异反映了研究区景观格局的水平分异特征.由表2可见，研究区自然景观多样性内陆地区比沿海地区高，其中闽侯县自然景观多样性指数最高，连江县最低，主要原因是地处内陆的闽侯县地貌比沿海的连江县复杂，表明了地貌对景观分异所起到的重要影响.此外，闽侯县的中山林地、高丘林地、低山林地和中山疏林地面积共占其自然景观总面积的58.89%，因此，闽侯县自然景观的优势度也比较高.从经营景观的水平分异看，福州经营景观的多样性最小，主要原因是其经营景观的类型较为简单，平原水田和平原果园面积占其经营景观面积的73.29%，所以景观异质性小，优势度高.闽侯县经营景观面积53 972.63 hm2，有353个斑块，地形复杂，景观类型丰富，多样性高，以平原水田、中山水田和高丘果园占主导，面积共占其经营景观的64.01%，且分布不均匀，所以优势度高，均匀度低.高丘果园、低山果园、中山水田、平原果园和平原水田的陡坡开垦不合理，而福州市和闽侯县的经营景观又是以这几种景观类型占优势，所以在这2个行政区内要特别重视这些经营景观的生态建设.在各行政区中，福州的人工景观的面积最大，为14 279.26 hm2.福州是福建省省会城市，近年来城市扩展较快，其人工景观格局的变化影响着整个闽江下游沿岸的景观格局，是研究区景观格局变化的主要驱动力.水域景观的优势度在闽侯县与福州市较高，而破碎度又较低，原因是平原河流（主体是闽江）在两地水域景观中占绝对优势.3.2.3 不同地貌区景观格局分异不同地貌区景观格局的分异反映了研究区景观格局的垂直分异特征.由表2可见，总体上，自然景观的多样性指数在不同地貌上分布差异不大，但平原地区的多样性指数略高一些.这是因为平原地区是人类主要活动区域，受人类影响，导致自然景观破碎化.经营景观在不同地貌区的垂直分异明显.平原和低山的多样性指数明显高于其它地貌区，而中山明显低于其它地貌，说明有利的地貌条件使平原和低山是人类开发利用的重点区域，土地经营利用向多样化发展，相反中山受海拔和坡度等影响，土地利用方式较为单一.近年来，随着人口增加和经济的发展，低丘地区将成为人为活动最为强烈的区域，城市的扩张，农业结构的调整，低丘景观的破碎化程度将进一步提高.特别要引起注意的是坡地的开发利用，由叠加DEM统计可见（见图2），研究区陡坡利用的经营景观面积有6 620.50 hm2，其中高丘果园、低山果园、中山水田的陡坡开垦面积比较大，有5 018.96 hm2，这将导致区域水土流失加剧，威胁生态环境安全.人工景观主要分布在平原地区，平原人工景观面积为20 824.39 hm2，斑块数为183个，且平原城镇和居民点景观控制平原人工景观，其优势度指数高达1.567.研究区地处闽江下游，平原河流景观占绝对优势.此外，平原地区有较多的滩涂、坑塘水面景观，景观类型较多，多样性比丘陵、山地地区高.平原区水域景观的多样性、均匀性和破碎度最低，而优势度最高，这与本研究区范围的界定有直接关系，也充分说明闽江对其下游平原区水域景观发挥的主导和支配作用.3.2.4 不同缓冲区景观格局分异以1 000，2 000，5 000 m设定缓冲区研究不同尺度缓冲区的景观格局对河流生态系统产生的影响. 由表2可见，不同半径的河流缓冲区景观格局呈现一定的规律特点，除了人工景观外，自然景观、经营景观和水域景观的多样性指数总体上是随着缓冲半径的增大而增大（经营景观的多样性在2000 m 缓冲区处略有下降），这充分说明河流生态系统的维护需要一定的廊道宽度，这样才能创造出丰富的景观结构.而人工景观恰巧相反，由于研究区人工景观的类型比较单一，而且集中分布在河流两侧平原，随着距离河流越远，增加了一些面积较小的斑块，导致各景观类型所占面积比例差异增大，多样性指数随着缓冲半径的增大而减小.在不同缓冲区的各景观类型中，自然景观的优势度都比较低，经营景观、人工景观、水域景观的优势度都比较高，水域景观的优势度最高.如平原城镇景观和平原乡村景观的面积都占人工景观总面积的94%左右；平原水田、高丘果园、平原果园总面积分别占经营景观总面积的72.50%，74.84%，73.85%；这充分说明得益于良好的自然环境条件，闽江下游地区成为人类活动的重要区域，受到了较为严重的人工干扰.【相关文献】[1] 傅伯杰，陈利顶，马克明，等.景观生态学原理及应用[M].北京：科学出版社，2001[2] 刘常富，孙冉，李小马.基于RS与GIS的沈阳城市森林景观格局动态变化[J].东北林业大学学报，2009，37（4）： 13-14[3] 肖笃宁.景观生态学理论、方法及应用[J].长江流域资源与环境，2002，11（3）：219-223[4] 杨英宝，江南，苏伟忠，等.RS与GIS支持下的南京市景观格局动态变化研究[J].长江流域资源与环境，2005，14（1）：34-39[5] 宁龙梅，王学雷，吴后建.武汉市湿地景观格局变化研究[J].长江流域资源与环境，2005，14（1）：44-49[6] 邬建国.景观生态学——概念与理论[J].生态学杂志，2000，19（1）：42-52[7] 叶延琼，陈国阶.GIS支持下的岷江上游流域景观格局分析[J].长江流域资源与环境，2006，15（1）：112-115[8] 朱强，俞孔坚，李迪华.景观规划中的生态廊道宽度[J].生态学报，2005（9）：2407-2412[9] Naveh，Z Landscape.Ecology：Theoryand Application[M].2nd ed.New York：Spring-verlag，1993[10] 王宪礼，肖笃宁，布仁仓，等.辽河三角洲湿地的景观格局分析[J].生态学报，1997，17（3）：317-323[11] 陈利顶，傅伯杰.黄河三角洲地区人类活动对景观结构的影响分析[J].生态学报，1996，16（4）：337-344[12] 赵羿，李月辉.实用景观生态学[M].北京：科学出版社，2001[13] 蒋学玮，周正立，李凯荣，等.景观生态学原理在流域规划中的应用[J].西北林学院学报，2003，18（2）：112-115。

闽江流域耕地时空变化及其驱动力分析

闽江流域耕地时空变化及其驱动力分析1段勇1，李延风2，张玉珍2，牛志远11.福建师范大学地理科学学院福建福州（350007）；2.福建省环境科学研究院福建福州（350007）摘要：本文通过对闽江流域耕地动态变化的分析，得出闽江流域耕地的时空变化情况，然后分析耕地变化的时空差异、驱动因子并采用主成分分析方法对社会经济因素进行归纳为经济发展、人口增长、城市化水平和第三产业因素4个方面，其结果将为进一步研究耕地变化对流域生态环境的影响提供科学依据。

关键词：闽江流域；耕地变化；驱动力；主成分分析土地是民生之本、发展之基，其利用/覆盖的变化不仅影响到人类生存与发展的自然基础，更与全球气候变化、生物多样性减少、生态环境恶化等问题密切相关[1]。

耕地作为土地类型中最重要的一种类型,其变化趋势直接影响着人类的生存与发展[2]。

近年来，闽江流域社会经济不断发展，人口的急剧增长和城镇建设用地的不断扩张，占用了大量耕地，给流域环境带来了一系列影响，水土流失日益严重、生态环境遭到破坏，引起了大家的普遍关注。

因此重视耕地动态变化研究，分析耕地变化的时空差异、驱动因子、耕地变化和流域生态环境之间的内在关系，对流域耕地资源和生态环境的合理保护具有重要的意义。

1 研究区概况闽江流域位于116°23′～119°43′E之间，25°23′～28°19′N，（如图所示），地处亚热带，气候温和，雨量充沛。

其境内主要河流——闽江是福建省最大的河流，发源于武夷山脉的杉岭山南麓的九县山，主河长541km，总长2872km，河道平均坡降0.5‰，被誉为福建的“母亲河”，是福建水路交通的大动脉。

流域面积60992km2，其中福建省境内面积59922 km2，占流域面积的98.2%，约占全省总面积122466 km2的一半。

流域东西宽和南北长大致相等，大约300 km左右，其范围包括三明市、南平市全部以及宁德、福州、泉州、莆田等地市的部分县市区（见表1）。

GIS-流域分析(水文分析)

第2次追踪
2 流域提取
流域范围子盆地流域分界线河网流域出口点流域的组成
流域提取原理：可由流域出口点开始，逐步对邻域内其他8个栅格流向的反方向进行追踪，直到追踪至流域边界栅格（不被邻域内任何栅格所指向）。
第3次追踪
2 流域提取
流域的组成
流域范围子盆地流域分界线河网流域出口点
2、流域分析（水文分析）所提取的水系、坡长、流域等信息在地学分析中具有重要的意义。
1.3 汇流量提取
流向矩阵
汇流量矩阵
1. 沟谷网络提取
1.1 洼地填平
1.2 水流方向
1.3 汇流累积
1.4 沟谷网络
1.4 沟谷网络提取
■ 对汇流累积矩阵采用一定的阈值来提取沟谷网络，大于阈值的位置赋值为1，即为沟谷网络，可进一步将栅格沟谷网络转换为矢量沟谷线文件。
设置阈值
沟谷网络提取
流域提取原理：可由流域出口点开始，逐步对邻域内其他8个栅格流向的反方向进行追踪，直到追踪至流域边界栅格（不被邻域内任何栅格所指向）。
第1次追踪
2 流域提取
流域范围子盆地流域分界线河网流域出口点流域的组成
流域提取原理：可由流域出口点开始，逐步对邻域内其他8个栅格流向的反方向进行追踪，直到追踪至流域边界栅格（不被邻域内任何栅格所指向）。
上坡长
下坡长
坡长分析：
– 上游坡长 – 下游坡长
DEM剖面线
上游坡长
从图中不难发现，上坡长为“0”的点分布于山脊线相似，上坡长，下坡长的变化较为平缓，通过某一点的下坡长可以判断其水流到达河流交汇点的时间，以帮助预测洪峰的到来时间。

ArcGIS教程之DEM应用——水文分析

ArcGIS教程之DEM应用——水文分析DEM（数字高程模型）是一种地理信息系统（GIS）中常用的数据模型，它表示了地表的高程信息。

DEM数据可应用于水文分析中，用于了解地形变化，确定流域边界，计算高程梯度和流量以及生成洪水模型等。

首先，使用DEM数据可以帮助我们了解地形变化。

通过DEM数据，可以直观地显示出地表高程的变化情况，包括山脉、河谷和平原等。

通过分析DEM数据，可以揭示出地表的坡度、高程和凹凸等特征，从而帮助我们理解地势状况，为水文分析提供基础。

其次，DEM数据还可以用于确定流域边界。

流域是指一个水系集合区域，包括了这个区域内所有的河流和支流。

通过DEM数据，我们可以提取出流域的边界，确定流域的大小和范围。

这对于水文分析非常重要，因为流域的大小和范围会直接影响水文过程和水资源管理。

此外，DEM数据还可以用于计算高程梯度和流量。

高程梯度指的是地表高程变化的速率，通过计算DEM数据中相邻单元格之间的高程差，可以得到各个区域的高程梯度。

高程梯度的大小可以用来评估地表坡度的陡峻程度，对于水文分析中的洪水预测和土壤侵蚀等有重要作用。

而流量是指单位时间内流过其中一点的水的体积，通过计算DEM数据中各个单元格的高程和相邻单元格之间的高程差，可以估算出流量的大小，有助于相关水文过程的分析和模拟。

最后，DEM数据还可以用于生成洪水模型。

洪水模型是一种基于地理信息的模拟模型，通过模拟区域内降雨过程、地表径流和河流洪水来预测洪水的发生和扩展情况。

DEM数据是洪水模型中必不可少的输入数据，通过DEM数据可以确定地势状况、流域范围和河道网络等信息，从而建立准确的洪水模型，并进行相关的洪水分析和预测。

4-基于ArcGIS的水利大数据及应用

多元循环性，由水的多元循环决定的水利大数据在经济、社会、生态等领域的价值循环。
水利大数据面临的挑战
挑战一：水利大数据的收集与集成
水利大数据来源广泛，不同的监测平台得到的数据具有不同的数据结构、存储系统，非结构化数据、半结构化数据、结构化数据并存；
由于观测条件的差异，数据可信度层次不齐，对数据清洗和质量的确保提出了很高的要求；
“Best” Space Radar
Merge HQ Estimates
Match IR and HQ, generate coeffs
Apply IR coefficients
Merge IR, merged HQ estimates
Compute monthly satellite-gauge
combination (SG)
美国暴雨山洪泥石流灾害链耦合系统核心模型 Physically-coupled iCRESTSLIDE (SLope Infiltration- Distributed Equilibrium)
1
0.8
0.6
Validation with inventory data
0.4
POD
0.2
FAR
CSI
深度学习方法研制全球卫星产品研制
青藏西南部IR云图
相应时段降水情况
在深度学习中，我们可以将不同频段的可见光、红外、微波影像同时作
为训练数据输入模型，且不需要事先设定Feature，海量的遥感影像下，让
模型自己去寻找Feature。
26
5-minute 250m Rainfall Data over USA
DMSP Aqua
NOAA
TRMM
GOES GMS/MTSAT (Japan)

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实习4 水文分析—闽江流域分析一实习内容和意义内容：提取闽江完整的子流域，将行政区划范围图覆盖这个子流域上面，三维显示该流域，并且对该流域做进一步的分析。

意义：了解基于DEM数据的水文分析方法，熟练掌握空间分析与三维显示操作，综合利用各项分析工具解决实际问题。

二数据准备根据所做地区的坐标值，在国际科学数据平台下载高程数据srtm_60_07三涉及的基本概念✧重分类：基于原有数据，对原有数值重新进行分类整理从而得到一组新值并输出。

✧坡度：指过某一点的切平面与水平地面的夹角。

✧地面粗糙度：指特定的区域内地球表面积与其投影面积之比，✧地形起伏度：指特定的区域内，最高点海拔高度与最低点海拔高度的差值。

✧坡向变率：指在提取坡向的基础上，提取坡向的变化率，即坡向之坡度。

四具体操作步骤目录(一)前期准备 (3)数据下载 (3)ASCII转ASCII (3)ASCII转栅格 (4)(二)闽江流域的提取 (5)水流方向的提取 (6)洼地填充 (6)Fdem的水流方向提取 (7)计算汇流累积量 (8)生成流域图 (9)栅格转矢量 (10)提取闽江流域矢量数据 (11)利用流域图分别提取fdem 方向数据汇流累积量数据 (11)(三)河网提取 (13)通过栅格计算器提取河网 (13)河网分级 (14)栅格转矢量 (15)(四)流域内地形因子提取 (16)计算水流长度 (16)Tin制作 (17)坡度分析 (18)破向分析 (19)等高线分析 (20)地表起伏度图 (23)地表粗糙度图 (23)山顶点提取 (24)提取山脊线山谷线 (27)(五)矢量行政区编辑 (29)选择数据 (29)提取数据 (30)(六)流域分析 (31)流域面积河流长度 (31)河网密度计算 (32)高程分析 (32)坡度分析 (34)总结 (36)(七)整饰出图 (37)生成山体阴影 (37)图幅装饰 (37)三维显示 (38)(一)前期准备数据下载根据作业要求，我选择做福建省境内的河流闽江的流域分析图。

根据要做的河流所在经纬度，在国际科学数据平台下载ARS数据。

通过查询，流域范围大约处于经度116°~120°，纬度25°~29°之间，由于在国际科学数据平台的数据经纬方向跨度都为5°，闽江区域正好在srtm-60-07之间，所以只下载srtm_60_07就包含了所有的区域。

ASCII转ASCII把下载下来的数据解压到E盘下的闽江文件夹内，把解压好的数据添加到global mapper 视图中，由于数据已包含投影，所以再次不需要定义投影。

点击tool工具下的Configuration，打开属性对话框，吧投影设置为西安80-高斯克吕格20带，参数如图所示，点击OK，得到转换后的数据，如图所示：投影参数设置转换后的数据点击file，选择导出栅格高程数据，选择ASCII类型，导出时把栅格大小都设置为90*90，参数设置如图，点击OK。

导出时参数ASCII转栅格打开ArcGIS，点击Arctoolbox|转换工具|to栅格|ASCII转栅格，打开对话框，设置参数如图，将ASCII数据转换为栅格数据，结果如图所示：转栅格对话框栅格数据在Arccataog中选中数据右键属性，并且把转换后的栅格数据坐标系为西安80下的高斯克吕格20带。

(二)闽江流域的提取打开ArcGIS，导入DEM数据，激活3D analyst与SptialAnalyst 模块、设置工作空间、栅格大小、处理范围等环境。

打开自定义工具条下的自定义模块，点击从文件添加，把hydrology工具条添加上。

如图所示：自定义工具条hydrology工具条水流方向的提取点击Arctoolbox|SptialAnalyst工具|水文分析|流向，添加dem，点击确定。

生成流向图，如图所示：流向图流向图数据的栅格值并非2的n次方，所以断定此dem有洼地，所得流向图不准确。

需要进行洼地填充。

洼地填充点击Arctoolbox|SptialAnalyst工具|水文分析|填洼，选择dem数据，设置输出名字为Fdem，点确定。

生成无洼地的dem数据，如图所示：填洼对话框填洼后的DEMFdem的水流方向提取点击Arctoolbox|SptialAnalyst工具|水文分析|流向，添加Fdem，设置参数如图，点击确定。

生成流向图，如图所示：流向对话框流向图计算汇流累积量点击Arctoolbox|SptialAnalyst工具|水文分析|流量，设置参数如图，点击确定，生成汇流累积量图，如图所示：流量对话框流量图生成流域图点击hydrology工具条下的watershed，设置参数如图，点击确定。

在确定域值之前，查看河流的累积量，根据经验与不同域值成图效果的对比，最后确定域值为4000000。

最后生成闽江流域图，如图所示：分水岭对话框流域图栅格转矢量将流域图转换成矢量图，打开点击Arctoolbox|转换工具|由栅格转出|栅格转面，设置参数如图，点击确定。

生成矢量流域图，如图所示：栅格转面矢量流域图提取闽江流域矢量数据将此图层设置为可编辑，把不是闽江流域的数据删除掉，最后只剩下闽江流域的矢量图，保存设置，结果如图所示：闽江流域图利用流域图分别提取fdem 方向数据汇流累积量数据点击Arctoolbox|SptialAnalyst工具|提取分析|用掩膜提取，设置参数，输出名称分别为fdem0 、flowdir0 、flowacc0，如图所示：提取后的闽江dem提取后的闽江流向图提取后的闽江汇流累积量图(三)河网提取通过栅格计算器提取河网点击Arctoolbox|SptialAnalyst工具|地图代数|栅格计算器，设置Flowacc0>10000，结果名设置为河网。

域值根据经验与当地气候等方面的考虑，经过各个域值所提取河网对比，最终确定为域值为10000。

如图所示，点击确定，所得结果如图：栅格计算器对话框提取后的河网数据河网分级点击Arctoolbox|SptialAnalyst工具|水文分析|河网分级，设置参数如图，采用第二种分类方法，点击确定。

所得结果如图所示：河网分级对话框分级后的河流栅格转矢量点击Arctoolbox|SptialAnalyst工具|水文分析|栅格河网矢量化，设置参数如图，点击确定。

得到分级后的栅格河网数据。

栅格河网矢量化对话框右击得到的矢量化的河网数据，打开图层属性的符号系统，按数量给河网分为5级，并分别对着五级设置不同的符号系统，得到最终结果。

如图所示：设置符号分级后的河网(四)流域内地形因子提取计算水流长度点击Arctoolbox|SptialAnalyst工具|水文分析|水流长度，设置参数如图，点击确定。

栅格转面对话框点击Arctoolbox|分析工具|叠加分析|标识，打开对话框，设置参数如图，点击确定，得到识别后的等高线数据。

重分类对话框点击Arctoolbox|转换工具|由栅格转出|栅格转点，打开对话框，设置参数如图，点击确定，得到矢量山顶点数据。

经过简单符号化设置，结果如图所示：转化对话框矢量山顶点数据根据等高线与山顶点数据的叠加显示图，人工删掉那些不是山顶点的点，最终得到山顶点数据。

提取山脊线山谷线提取坡向数据的坡度数据，记为SOA1。

求取原始dem数据层的最大高程，记为H，，使用栅格计算器，公式为（H-DEM），得到与原来地形相反的数据层，即反地形DEM数据。

基于饭地形数据求取坡向值。

求取反地形的坡向变率，记为SOA2打开栅格计算器，参数设置如图所示，公式为（（SOA1+SOA2）-Abs(SOA1-SOA2)）/2，求出DEM的坡向变率数据SOA。

结果如图所示：栅格计算器对话框坡向变率点击Arctoolbox|SptialAnalyst工具|领域分析|焦点统计，设置统计类型为平均值，邻域的类型为矩形，邻域的大小为11*11，则可得到一格邻域为11*11的矩形平均数据层，记为B。

使用空间分析中的栅格计算器，公式为DEM-B，即可求出正负地形分布区域，记为C。

使用空间分析中的栅格计算器，参数设置如图所示，公式为C>0 and SOA>70，求取山脊线，结果如图所示：参数设置使用空间分析中的栅格计算器，参数设置如图所示，公式为C<0 and SOA>70，求取山谷线，结果如图所示：参数设置根据所得出的结果显示，山谷线、山脊线错综复杂，呈点状分布较多，可以分析出流域内多山丘，并没有连续的山脉，所以求出山谷线、山脊线不具有代表性，不能显示出次流域内的地形特征。