ArcGIS系列 | DEM数据进行水文信息分析(1)

2022-04-29 09:08:31 浏览数 (1)

之前,小编给小伙伴们分享过许多的DEM数据资源,错过的小伙伴点这里:

数据集 | 地理空间数据云30m的DEM爬取

数据集 | SRTM数字高程数据

面对这些DEM数据,对于我们这些算是混迹3S领域的“老炮儿”,自然是用处多多。但是对于小白们,就很好奇这些DEM数据到底具有什么作用呢?最近几期小编就给大家介绍DEM的其中一个作用——水文信息分析。

实验数据

本次实验数据为:ASTER GDEM V3数据,是由美国NASA、日本METI、及日本航天局共同研制与发布的。其数据覆盖范围达到了地球陆地表面99%的区域,空间分辨率为30m。本次实验数据范围是我国海南省区域。影像拼接方法看这里:

数据集 | SRTM数字高程数据

水文分析

基于DEM数据进行水文分析的主要内容是利用水文分析工具提取:水流方向、水流长度、河流网络、河网分级、流域分割、汇流积累量、河流倾泻点等信息。

但是,在进行这些水文信息的提取前,要进行填洼操作。因为由于误差及地形的原因,使得DEM数据的表面并不是如想象的那般光滑,而是存在一些凹陷。这些凹陷会对水流流向产生错误的计算。

因此,我们在进行水文分析前要进行填洼处理。大致方法是:利用水流方向数据计算出DEM中的洼地区域、洼地深度,再根据当地地形进行分析,为洼地深度设定一个合适的阈值,再使用填洼工具进行填洼操作。

操作——填洼

由于篇幅有限,本着“少而精”的原则,本期就只给大家详细介绍一下填洼操作。

01 流向提取

我们要根据水流流向,提取出洼地区域。

在ArcMap中打开Arctoolbox,选择Spatial Analyst -- Hydrology -- Flow Direction,进入如下界面。

在上图中依次填入待计算的dem数据及输出路径,点击确定。得到流向数据,如下所示:

放大之后的细节是这样的:

02 洼地提取

进行水文分析后,我们进行洼地提取操作。

点击Spatial Analyst -- Hydrology -- Sink,进入到如下界面。

填入我们刚刚得到的流向数据及输出路径,点击ok,我们就会得到下面的结果。

图中的斑块就是洼地区域了。

03 洼地深度计算

因为洼地并不完全是由误差所形成的,也有一些洼地实实在在是真实的地表形态。因此我们就要进行洼地深度的计算,为后续的填洼操作分析出一个合适的阈值。

点击Spatial Analyst -- Hydrology -- Watershed,进入如下界面:

分别填入我们的流向数据和洼地区域数据,设置好输出路径,点击ok,得到如下结果:

这个结果展现出每一块洼地区域所影响的范围。下面我们来求出范围内的最低高程。

点击Spatial Analyst -- Zonal -- Zonal Statistics,进入如下界面。

依次填入我们上一步生成的范围数据、原始数据、输出路径,统计类型选择最小值,点击确定。结果如下所示:

下面我们来计算一下洼地出水口的高程。点击Spatial Analyst -- Zonal -- Zonal Fill,进入如下界面:

依次输入范围数据、原始数据及输出路径,点击ok,得到出水口高程数据:

乍一看与上一步得到的数据没啥变化,但是高程数值是不一样的。

下面我们计算洼地深度:

点击Spatial Analyst -- Map Algebra -- Raster Calculator,做一个减法:

计算结果如下所示:

深度值的范围是:

计算完成后,我们就可以结合其它的数据,对当地地形进行大致分析,从而设定一个阈值,进行下一步的洼地填充。

04 洼地填充

点击Spatial Analyst -- Hydrology -- Fill,进入如下界面:

依次填入我们的原始数据及输出路径,在上图黄色框中填入我们分析好的阈值,点击ok。(阈值可以默认不填写,不填写的情况下则所有洼地均会被填平;设定好阈值后,洼地深度大于阈值的区域将会被保留下来。)结果如下所示:

这就是填洼后的结果了。

以上就是对于DEM数据所进行的填洼操作,下一期我们开始提取水文信息。最后在文章的末尾,小编拜托大家一件事——请大家在心里默默的对小编说一句话:“生日快乐♪(^∇^*)”!

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