天天看點

流域土地利用(1):流域邊界提取

資料來源:DEM資料、Landsat8影像資料等

軟體平台:ArcGIS、ENVI、Google Earth等

流域土地利用(1):流域邊界提取

流域土地利用(2):遙感影像預處理

流域土地利用(3):利用Google Earth提取地面控制點

流域土地利用(4):分類及分類後處理

【1】準備資料

(1)鑲嵌:下載下傳相應的DEM資料,進行鑲嵌

涉及工具:資料管理工具→栅格→栅格資料集→鑲嵌

注意:如果有4幅DEM圖像參與鑲嵌,則應将其中三幅影像鑲嵌到另外一幅影像上,依此進行類推即可;

(2)裁剪:對鑲嵌後的資料進行裁剪,減少運算量,縮短運算時間

1°:在鑲嵌後的圖像上繪制多邊形,并使其能覆寫研究區

涉及工具:目錄→目标檔案夾→右鍵建立Shapefile檔案→點選開始編輯繪制多邊形→右側欄目可以選擇繪制矩形→結束時按F2結束

2°:開始進行裁剪:用矢量資料裁剪栅格

涉及工具:Spatial Analyst工具→提取分析→按掩膜提取

注意:上面關于目标檔案夾,發現一個檔案夾的子檔案夾右鍵才能建立,另外,建立shapefile要建立空間參考

流域土地利用(1):流域邊界提取

【2】開始提取

(1)加載DEM

打開ArcMap,加載資料DEM資料檔案;如果DEM中有很多異常值,可能剛加載進來的時候是全灰或者全白,這個時候需要右鍵→圖層屬性,進行調整。

(2)填窪處理

操作目的:移除或填充彙,建立無凹陷點的DEM資料,防止出現徑流斷流的情況,進而影響分析結果。DEM表面存在着一些凹陷的區域(DEM本身是插值計算的,很難與現實情況完全符合),由于這些區域異常低值存在,使得該區域在進行水流流向計算時得到不合理的水流方向。是以,應該首先對原始DEM資料進行窪地填充,得到無窪地的DEM。

涉及工具:Spatial Analyst工具→水文分析→填窪

若沒有水文分析子產品,用自定義→擴充子產品→Spatial Analyst添加擴充子產品。

(3)計算流向

确定流向的算法包括單向流算法和多向流算法,D8算法屬于單向流算法,它是通過計算中心栅格與鄰域栅格的最大距離權落差(中心格網與鄰域格網的高度差)來确定的。利用填窪後無凹陷的DEM資料确定從栅格中的每個像元流出的方向,假定有無限的降雨并最終彙聚水流形成徑流,并通過徑流範圍來定義最終的河流。ArcGIS中的水流方向利用D8算法計算。針對每一個栅格,将其高程與周圍八個栅格進行比較,得到水流方向。如果某像元算得的水流方向是正東方向,則值為1.如果西北,則為128,以此類推。這裡要用的DEM已經不是原始的DEM了,需要用經過填充處理後的DEM,也就是第二步生成的結果DEM。

涉及工具:Spatial Analyst工具→水文分析→流向

(4)計算流量

在ArcGIS中的流量指的是有多少個格子的水流彙流在某一點上。栅格中每個單元的值代表上遊彙流區内流入該單元的栅格點的總數。Flow Accumulation由Flow Direction資料計算而來。每一個栅格Flow Accumulation的值代表着其上遊有多少個栅格的Flow Direction最終彙流經過該栅格。一般而言,計算出來的Accumulation的數值數值越大,代表越有可能是河谷。

涉及工具:Spatial Analyst工具→水文分析→流量

(5)河網計算

水流在達到一定流量值時會産生地表徑流,在徑流達到一定值時成為正常的河流,通過計算并分級建構河網。集流門檻值作為河系網絡提取的關鍵因子, 設定的門檻值為彙流形成河網的最小栅格數目。當Flow Accumulation達到一定值的時候,就會産生地表水流,那麼所有那些Flow Accumulation大于門檻值的栅格就是潛在的水流路徑,由這些水流路徑構成的網絡,就是河網。這個門檻值是需要人為設定的,與定義的彙水面積有關。

涉及工具:Spatial Analyst工具→地圖代數→栅格電腦

流域土地利用(1):流域邊界提取

(6)河流連結

Stream link記錄着河網中節點之間的連接配接資訊。Stream link的每條弧段要麼連接配接着兩個作為出水點或彙合點的結點,要麼連接配接着作為出水點的結點和河網起始點。河網節點是計算流域的輸入參數。輸入的河流栅格資料為第5步的河網資料;

涉及工具:Spatial Analyst工具→水文分析→河流連結

(7)分水嶺

先确定一個出水點,然後結合水流方向資料,分析搜尋出該出水點上遊所有流過該出水口的栅格,化為這個出水點之上的流域。這裡,我們可以将第6步算出來的河流節點作為這一步的出水點資料。當然,這樣的話計算出的流域将會很破碎,而且得不到流域之間的隸屬關系。如果需要得到更為精确的流域,那麼就需要人工去判讀出水點。下面進行出水口的繪制。

①右擊相應檔案夾→建立→shapefile,在編輯中定義坐标系統

流域土地利用(1):流域邊界提取

②編輯器→開始編輯→點選“建立要素”,其餘步驟見圖

流域土地利用(1):流域邊界提取

(8)栅格河網矢量化

第五步生成的河網圖是栅格的,這裡需要将其轉化為矢量的,以作為圖層檢視流域。輸入的河流栅格資料為第6步的河網資料;

涉及工具:Spatial Analyst工具→水文分析→栅格河網矢量化

(9)栅格轉面

将栅格轉為矢量格式,提取流域邊界完成。

涉及工具:Conversion Tools→由栅格轉出→栅格轉面

(10)河網裁剪

這一步驟的主要目的是将研究流域内的河網裁剪出來,即用矢量(栅格河網矢量化後資料)裁剪矢量(流域栅格轉面)後的資料;

涉及工具:分析工具→ 提取分析→ 裁剪

流域土地利用(1):流域邊界提取

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