基于ArcGIS的流域水文特征分析.pdfVIP

第32卷第5期 西安科技大 学 学报 v01．32No．5 2012年09月JoURNALoFⅪ’ANUMVERSnYoFSCIENCEAND，IEC唧010GY2012 sepL 文章编号：1672—9315(2012)05一058l一05 基于ArcGIS的流域水文特征分析 王 云1，梁 明2，汪桂生3 (1．重庆工程职业技术学院地质与测绘工程学院，重庆400037；2．西安科技大学 测绘科学与技术学院，陕西西安710054；3．兰州大学资源环境学院，甘肃兰州730000) 摘要：水文模型始终是水文科学研究的重要手段与方法之一。数字高程模型(DEM)是构成GIS 的基础数据，利用DEM可以提取流域的许多重要水文特征参数。通过对DEM流域水文特征信 息提取的基本原理与实现手段的研究，应用地理信息系统软件ArcGIS9．3所提供的水文分析工 具箱实现了流域水文特征信息的提取。通过提取结果与原始区域影像图的对比，证实通过DEM 数据提取的流域水文特征信息与实际河流水系特征基本吻合。因此，应用DEM提取流域水文特 征信息的方法是可行且有效的。 关键词：DEM；流域分析；ArcGIS；河网信息 中图分类号：P208 文献标志码：A O 引 言 20世纪60年代以来，随着计算机技术的飞速发展、空问技术的日新月异及计算机图形学理论的日渐 完善，地理信息系统(GIs)技术也随之迅速发展，地理信息已成为信息化时代的重要组成部分。地理信息 系统以其强大的地理空间信息处理的优势，在全球变化与监测、资源管理、城市规划、土地管理、环境研 究、农作物估产、灾害预测、交通管理、军事、矿产资源评价、文物保护、湿地制图以及政府部门等许多领域 发挥着越来越重要的作用¨。1。 地理数据是地理信息系统的核心组成部分之一，数字高程模型(DEM)是地理数据的重要组成部分， 已经被广泛用于国家地理信息基础、军事地表三维显示、景观设计、地形特征提取、流域水文分析等诸多 Elevation 领域旧1。数字高程模型(DigitalModel，DEM)数据中包含了丰富的地形、地貌、水文信息，它能够 反映各种分辨率的地形特征，通过DEM可以提取大量的地表形态信息，如流域网格单元的坡向、坡度以 及单元格之间的关系等Mo。近年来的研究表明，从DEM数据自动提取流域水系、分水线及地形参数信息 是可行的‘5—6‘。 l流域水文分析的原理与步骤 流域水文分析是基于无洼地的DEM数据提取派生其他水文特征的过程，如提取河流网络、汇水分 析、流域的自动划分等。 1．1数据基础 无洼地的DEM数据是进行流域水文分析的数据基础。DEM数据中不能存在小平原、洼地等地形，且 所有的复杂地形都必须由斜坡构成，否则，将导致所提取的水系通道产生不连续现象。实际提取过程中， 必须将洼地进行填充，以使小平原和洼地成为斜坡的延伸部分，经过这样的数据处理后，DEM数据中的所 有地形均由斜坡构成，这样才能确保从DEM数据中提取的水系是连续的。 在实际操作中，一般采用填充的方法，使凹陷点的高程等于周围点的最低高程，可得到无洼地的DEM 582 西安科技大学学报 2012卑 数据。 1．2径流方向的分析原理 地表径流在流域内总是从地势高处流向地势低处，最后经流域出口排出流域。基于无洼地的DEM 数据进行径流方向计算式实现其他流域特征分析的关键步骤。流向的确定建立在流域3×3的DEM格 网的基础上。确定径流方向的算法如下：即首先计算DEM数据每个栅格单元与其相邻的8个栅格单元 之间的落差值，然后按坡度最陡原则确定该单元的水流方向，即高程差为正值，则为流出，若为负值，则为 流人。径流方向的分析原理如图l所示。 1．3 基于ArcGIs HydroT∞ls的水系提取 在提取水系数据时用ArcGISHydro1bls水文分析模 块完成。ArcGISHydro‰ls水文模块是ESRI公司