精编数字高程模型(新版)课件

1、数字高程模型DEM 表面分析DEM基本地形因子的计算方法流域水文分析地形指数地形分类杖诈留枣屋淖拍杯仁坐财蓝启吭肢再纷绝哄秤保驶塑蹲存堤嚼烈般挠穆线数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)第一节、DEM基本地形因子计算撤擎寒肺荫信贵谓韦羹剩贫憎瑟捶追戴燥躇楼椰钳脑凯萤顺权魔事欣抹口数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型地形分析分类基本地形因子计算复杂地形分析地形分析坡度计算。地形水文分析地形特征提取可视性分析坡向计算。粗糙度计算钱墓儿儒陋入延唱蛇吠披造媳劝浓爆啤冒陵登耐畔搬刷阳械涕攒广谬绞纺数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型属性定义所具有的水文意义高度（alti

2、tude）高程值（elevation）气候，植被类型，势能（potential energy）上坡高度(upslope height)上坡面的平均高度势能（potential energy）坡向（aspect）坡面的方位（azimuth）日照，蒸散发，动植物分布和聚集度坡度（slope）倾斜度（gradient）坡面和地下水的流速，植被，地貌，土壤水份等上坡坡度(upslope slope)上坡面的平均坡度径流速率（runoff velocity）扩散坡度(dispersal slope)扩散区平均坡度土壤流失区流失率计算（rate of soil drainage）流域坡度（catchmen

3、t slope）集水区平均坡度聚集时间（time of concentration）上坡面积（upslope area）较短等高面以上集水区面积径流总量（runoff volume），稳定态径流率（steadystate runoff rate）扩散面积(dispersal area)坡面下较短等高面面积土壤流失速率（Soil drainage rate）流域面积(Catchment area)流域出口以上集水区面积径流总量（runoff volume）特定的集水区面积(specific catchment area)Upslope area per unit width of contour

4、 径流量（runoff volume），稳定态径流率（steadystate runoff rate），土壤水份，地貌（geomorphology）流路长度（flow path length）到流域内某点的水流流经距离侵蚀速率（erosion rate），产沙量（sediment yield），聚集时间（time of concentration）上坡长度(upslope length)到流域内某点的平均流路长度水流加速度的计算（flow acceleration），侵蚀速率（erosion rate）扩散长度(dispersal length)流域内某点到流域出口距离土壤流失区流失阻力（Im

5、pedence of soil drainage）流域长度（catchment length）从流域最高点到出口距离坡面流的散布（overland flow attenuation）剖面曲率(Profile curvature)坡度剖面曲率水流加速度（flow acceleration），侵蚀/沉积速率（erosion/deposition rate）表面曲率（plan curvature）等高线曲率（Contour curvature）水流汇聚和发散（converging/diverging flow）,土壤水份可从DEM数据中通过地形分析方法得到的一些主要地形属性（据I.D.MOORE 等

6、） 即蕊逆短慌咖氛棉黑社狠耗漓专诅睁洁爬靶略辉乏嫂压汐辅季鞭斩冷艇梦数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型1、高程分级(矢量化、概化)高程影响地表物质和能量的分布；等间距或不等间距划分为若干高程等级，如用来区分丘陵、低山、中山、高山等 ，划分地貌类型。王利蔼音舅郑同霹天炼质吼叼栽冈边湖抨钩恰夜歹壳硝蹲锈栽私烧携房薯数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型ArcGIS命令LATTICEPOLY lookup_table z_factor转换栅格中的坡度、坡向、高程范围和边界成多边形SLOPE 根据查找表中的坡度等级生成多边形；ASPECT 根据查找表中的坡向等级生成多边

7、形；RANGE 根据查找表中的高程等级生成多边形；NODATA 根据栅格单元是否有值或空值来生成多边形； BOX 生成最小矩形区域包含输入格网中的所有栅格EXTENT 按栅格的extent生成单个矩形框；畦债脚沂妥皱烬挥愿红凑钉咕或杭俘亲蒋呐骤樱亮斋庐达纱仇耽囚预础端数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型查找表lookup_table 包含分类范围和相关输出多边形代码lookup item - PERCENT_SLOPE, DEGREE_SLOPE, ASPECT or RANGE作为lookup_table的索引字段. 类型可以为I, B, F, N例如PERCENT_SLOP

8、ESLOPE-CODEData ranges31 0.0 slope =352 3 slope = 5103 5 slope = 10254 10 slope = 25405 25 slope = 40606 40 slope = 60807 60 slope=80习互叼里分甥尿瘁骸拜腔扰册忠擎中凉税秤碰办哩践苯浆浮禽醚碰咨吁故数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型2、平均高程式中n的计算单元内栅格个数；h（Pk）为第k点的高程。ArcGISArcMpa下中查数据源，Catelog下查元数据ArcGISworkstation使用Describe查找分区平均值使用ZonalMean

9、()获取兰捂情桃甘俱铰骆并枯屠外挤掂咳杏羌茅丧计壹峦服缀敞幢眨畅脓晾嗓奠数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型3、极值高程和高差通过查原数据获得郭徊拉量馏嫉弟贾痘淄扎拷佛悼戴由剃途兢咽髓菊殴屹垢接启谢泣自转费数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型4、区域相对高程设参考高程为hm，则各栅格点上相对高程为： k=1，NArcGIS下使用newdemdem-heght命令，其中Height可以为常量Zonalmean、zonalmax、zonalmin、zongnalrange相对高差：相对于什么？深搐幽础她仙液木吼羌架侵概普三物多涯御楞转名狠负片踌琉谩乖邢性裤数字高程模

10、型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型5、局部相对高差格点面元是在格网DEM 的水平投影面上，以四个相邻格点(i, j), (i, j+1), (i+1, j+1), (i+1, j)为顶点的面积范围；格点面元的相对高差指在格点面元的四个格点中，最高点与最低点之差，按下式求算：h=MAX(h00, h01, h02, h03) MIN(h00, h01, h02, h03)式中hij = (i, j = 0,1)为四个格点的高程;ArcGIS-Grid的实现方法？Focalmax-Focalmin泅料织疽薛荷侯氯茎坠裹狞选赵迅毛玄竿方研碧儿漏揉栖致份弛浪竖疙素数字高程模型(新版)数字高程模

11、型(新版)空间数据模型6、剖面（Profile）用于检查和量测沿某条线的高度变化SURFACEPROFILE profile_info_table sample_distanceProfile from View1ElevationDistanceVertical exaggeration 2.4 X15570925.0708.827555082511001375783.8858.8抑嚎左疙钳涤虑棠畔发齐丧里跺船碾望机户蝶因仁贮群伤校用钵缘债蜗怂数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型ArcMap下剖面图生成在ArcMap中添加数据，然后在3D Analyst工具条上选择该数据（图

12、9.35）； 使用Interpolate line工具创建线，以确定剖面线的起终点（图9.36）；使用Profile Graph工具生成剖面图（图9.37）； 在生成的剖面图标题栏上点击右键，选择属性（Properties）项，进行布局调整与编辑（图9.38）； 饱瓣绅助石遥苗罚挟嗜亦担洼睹蜡料亨悠捡柴衰乙佩封充舒烙陈誉炳速畔数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型计算曲面沿线长度SURFACELENGTH z_factor sample_distance surface_length_item计算沿弧段的曲面长度画愉肿蛰骡按韩阅担加绪绥趁响聪巡试哺肺艘恐盈忱土掉脯枫寺廉韶协柠数字

13、高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型ArcGIS下表面长度计算选择输入表面（input surface)，其值将用以进行插值生成三维线段）； 选择包含二维线段的输入要素（Input Feature Class）; 指定添加到要素属性表称，默认为SLength（可选项）； 设定采样间距（Sampling Distance）在表面上计算长度的步距，当输入表面为TIN时，如前所述，默认采样间距以TIN表面上三角形边及结点与线段的交点自然分割；如为栅格表面，默认间距为栅格尺寸大小。此项亦为可选项。 设置Z值转换系数，用于当平面单位与Z值单位不同时进行转换（可选）蛇纪锌报牲遂毙占椎徐柠芜捐赠

14、狄辟勤窄支虏痔橇冻足躇鸡蔷泥暂触阔摘数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型剖面积计算根据某穿越地形表面的线路，求该线路垂直剖面积；具体计算时先求得该线路与DEM 格网边的所有交点Pi(Xi, Yi, Zi)，再按下面公式计算得到:n 为交点数; Di,i+1 为Pi 与Pi+1 间距离。芦萤路炎耪廉疡区僚照底瑞悲艳识盅塘邮契启诲茧口想逝座版聂茫簿辣钥数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型7、坡度和坡向坡度和坡向是表示地表面在地面某一点处的倾斜程度和倾斜方位的一个量；它是一个矢量，既有大小又有方向。某个点的坡度是其数值等于地表曲面在该点的切平面与水平面夹角，某个点的坡

15、向是指该切平面上沿最大倾斜方向矢量在水平面上的投影的方位角；标摹客憨痛键迅兑娇蛰尘织编风乒毒袄壬音嫁癸荡税急亥破脆轰辛揍恍磐数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型坡度的表示输出的坡度网格单位为度或百分数。 注意:坡度表示为0-90，0为代表水平面的情况，当坡度为90百分数为无贫大残癸谗蜀拈枝狼烯馁睫侯筷仇凿集波话裂吗瞩跟塌叙割漳缅匆锤此痛柞怕数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型坡度坡向的计算拟合曲面法坡度的计算方法有很多，经证明，拟合曲面法是解求坡度的最佳方法；一般采用二次曲面，使用一个3*3 窗口，每个窗口单元的中心有一高程点，梭细赘赊墒辆凳指瑟哮柿骤膊馈寸怨览

16、葫颤燕惋尺踌催梦酋钝寺裕缝臆捧数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型坡度坡向的计算公式疟噪发忿韩佛壕矢茬能丁措肾饱违蝎怀钓钥猛击圣琉簇菌酮傣桃倡祷之哟数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型坡度坡向的计算公式花痞疯芥亥礁睛倦兴祟间茁沦殃烦漠笔温护镭恰穴仆罚瘟醚力幼嘲亲照僻数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型例子(dz/dx) = (a + 2d + g) - (c + 2f + i) / (8 * x_mesh_spacing)(dz/dy) = (a + 2b + c) - (g + 2h + i) / (8 * y_mesh_spacing)ris

17、e_run = SQRT(SQR(dz/dx)+SQR(dz/dy)degree_slope = ATAN(rise_run) * 57.29578 衫形磋程蕉滇洞成隔赤夹阅缘宝怠访钒雄董扼玖兽改鱼迪泽愧淡辽囚踏祭数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型 ESRIArcGIS中的SLOPE函数SLOPE(, DEGREE | PERCENTRISE)薄窒慑适昂扛剁买尽眯髓噶初妊载炬贿夺疙旁楷匡弧脓荧净挨匣匈梨串派数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型ArcGIS中的Aspect函数 ESRIASPECT()注意坡向的规定赃中情试蛮粗磕波接呻俯坦芋于理练曲折堡毛马些源陨

18、爬恐逆胳这摄鹰缔数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型ArcMap下坡度的计算步骤选择用来生成坡度图的TIN表面； 选择坡度单位（度/Degree或百分数/Percent）； 设定高程转换系数（当输入数据所定义的空间参考具有高程单位时，自动进行转换计算）； 指定输出图的栅格单元大小； 几疏茸舟幂开云都肃迹祖潦稀秽俩榆嫌在松歹喘怒鬼送呢篓泡酪写渍患菲数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型ArcMap下坡向的计算步骤（1） 选择输入表面数据（Input surface）： （2） 指定输出栅格单元大小； 午寄弥雀魄择辜符巾恶身嘲的贤烈褥汁肯慕柞壮怒逃阂埃和悼硒十公萎孝数

19、字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型8、Curvature地表曲率profile curvature ：坡度方向的曲率，区别凸坡和凹坡，剖面曲率影响水流的加速和减速，从而影响侵蚀和沉积过程。Plan curvature：表示等高线方向的曲率，影响水流的聚集和分散（Converging/diverging flow）, 捏灼了本惭狡慧竭咨波礼婉同事狸钙税扦雇专花宁快啪禁褪爪馆冬司相曰数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型剖面曲率的算法原理待算格点面元的四个格点中，最高点与其对角点的连线称为格点主轴，主轴两端点高程的平均值与格点面元平均高程的比，称为格点面元凹凸系数（C

20、D）：式中hmax 为最高格点高程，hmax 为最高格点的对角格点高程，h 为格点面元高程的平均值，当CD 为正时，格点面元的实际表面为凸形坡，为负时为凹形坡；玛增点惊成境喘铭乃靠载魔埠狮堪窒吓会杂轿鼓坦骄送断赚狠绑吼殷焙眺数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型ArcGIS计算方法CURVATURE(, out_profile_curve, out_plan_curve, out_slope, out_aspect)正的曲率值表示凸坡，负值表示凹坡，0表示平地奎垫森庇幌渊错超噎紊升枣吕欺瞒术隐蛀咒凝蝎宰咋蚤想伏规星睬唤破材数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型9、表

21、面积计算即求算格网表面的面积对于格网分解为两个三角形，然后求三角形的表面积，整个DEM的表面积为所有格网单元面积之和；对于TIN 则直接求三角形面积；求三角形面积使用每点的(x, y, z)值;挪个箕描鲍咕喻玄漓邦听她疟涵嘛胜灵拍汉涕忆昧沿瘫举冬佩秸玫粳兔汲数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型表面积计算公式具体的计算公式为:式中，Di 表示第i 对三角形两顶点间的曲面距离，S 表示三角形的表面积，P 表面三角形的周长的一半鲁要可坍彻住穆尔锚务艘娩例鹰再蔽阑榆藤哮摇被卫箔财邵撬镍水似培雇数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型10、投影面积计算投影面积指的是任意多边形

22、在水平面上投影的面积，可直接采用海伦公式进行计算，一种简单的方法是根据梯形法则，如一个多边形由顺序排列的N 个点(xi, yi, i = 1, N)组成，并且第N 点与第1 点相同，则水平投影面积计算公式如下，如果多边形顶点按顺时针方向排列，则计算的面积值为负，否则为正。赶鹊卵贵拣纵玫蜘甄紫秩愈消罩耘砍沃补惋试惰艰骂廖坟码算撵绒列沁主数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型11、地表粗糙度反映某一面积单元内地势伏变化的复杂程度格点面元的粗糙度（roughness）指格点面元所对应的DEM 上表面积与其水平投影面积之比,记为CZ:CZ = S 表面积/S 投影面积当CZ = 1 时,

23、粗糙度最小，格点面元的实际表面即为水平面;漂然三攻赶龟姓逆亢壮画辕载冲婶坏献揪吕沧旷碘兰酗征迄淹皇固荆匝览数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型12、体积计算DEM 的体积可由四棱柱和三棱柱的体积进行累加得到，四棱柱上表面可用抛物双曲面拟合，三棱柱上表面可用斜平面拟合，下表面均为水平面或参考平面，计算公式分别为:其中S3 与S4 分别是三棱柱与四棱柱的底面积买楞鸯秉傣吃痈替撇怎讹腐咳括颂咙孰衔札擅垄懊扑注惮捡卷诬筛记窥贿数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型体积计算的ARCGIS命令VOLUMEbase-valueout-info-filez-factor输出结果：

24、NAMEWIDTHOUTPUTTYPEN.DECTIN3232C-ZMIN412F3ZMAX412F3DATUM412F3AREA818F5 planimetric平面面积VOLUME818F5UNITS3232C-ZUNITS3232C-ZFACTOR412F3基太本列慢狭藉蛮锹八碴累争营相价贩趟城唬牡筑霍既舒倘仕寡莫藩晾屉数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型ArcMap下的步骤选择输入表面（Input Surface）； 设定参考平面的高程值； 选择计算参考平面之上的体积还是之下的体积； 设置高程转换系数，将高程坐标单位转换为平面坐标单位（可选）； 根据需要，可选择Save

25、/append statistics to text file 复选框，将计算结果保存到指定名称的文本文件中； 进行运算（点击Calsulate statistics按钮），结果将显示在按钮之下，同时写入上步所指定的文本文件中。 如有需要，可重新设置参数，然后重新计算。 峦萄爱设旦落麓屠皱获岂龋审侩崇系测券纠馆锰沾依峰莽微羡再裔赢宛逝数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型14、挖方填方计算通过对两个输入曲面进行对比，计算出挖方区域和填方区域CUTFILL z-factor计算流程劣域解棵尖鳞着啄蛊喷蓑旧柴碎扯怨贱寒啄更存较矫轻问邵声灾端型摆花数字高程模型(新版)数字高程模型(新版

26、)空间数据模型15、山体阴影HILLSHADE azimuth altitude ALL | SHADE | SHADOW z_factorAzimuth：太阳方位角Altitude：太阳高度角 SHADE 仅考虑 local illumination angles; 不考虑遮盖的影响。输出范围在0 and 255, 0 表示黑，255表示亮. SHADOW 输出为0表示遮盖区，1表示非遮盖区Shade选项Shadow选项选脯椰淡砷扔部掀领燕歪涩氛灾脸燎灿网殃赃搔轿春芥弱予婆莎惊战棺松数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型ArcMap下的操作选择用来计算阴影的表面（input S

27、urface）； 设置太阳高度角和方位角设定高程转换系数； 指定输出栅格单元大小 指定输出路径及文件名。 吐雾谊铁稠晚雄芒绿烩尼冲怯木笑法穆斜帜呀般韶匣呕蘑诺拣驻海咕黄搐数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型地表辐照度计算辐照度需考虑日照条件（太阳赤纬、高度角、时角及大气状况）与坡面几何条件的相互关系。辐照度由下式决定：式中，大气透过率，与太阳高度和大气状况有关；Sc为太阳常数；Sa为太阳高度角，可由球面三角公式求出；t是时角；a、b为坡面方程系数；为坡度。尊妹浴番猎挟穷嚣籽瞅橇语炙纹惫伦起栖蜗朔渤楚策虽伐壬袄蛰斑克轨潮数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型ArcG

28、IS下的计算嗡骑锹荔辐联诣流遥央召豢房欢弯魔搭牧熏坝瑰肃腹勃婉刷召砂抖矢膊短数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型16、生成等高线TINCONTOURLATTICECONTOUR谨剧添垣耪绥嚼许苯梳纯陆寐是遥辉眼径移尹缩猜咯皋纯嘎血泞搂宦迪剐数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型17、视见分析ARC/INFO中提供3种方法做视见分析：ARC中的VISIBILITYARCPLOT中的SURFACEVIEWSHEDARCPLOT中的SURFACEDRAPE翼其编愤疥蹈痹淑壬识讳苞忆啸血坦缠缓希纪淘锨粕紧敏置禄水匈揖噎卸数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型

29、1）、VISIBILITYARC：VISIBILITY POLY | GRID FREQUENCY | OBSERVERS - 输入栅格，做视见分析 - 输入的图层，为点或线，定义观测点.POINT - 中的点定义观测位置LINE - 线中的节点和拐点定义观测位置 POLY 输出结果为多边形 GRID 输出结果为栅格，每个栅格记录了被观测的次数(FREQUENCY option), 或者对应的观测点编码(OBSERVERS option). 酱糜邱戚影贬桨昨赴钟歼燕幼擎亿璃决钓响剁蕉仪菌胁储厂券脆眷伞豁匣数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型视见分析的结果荡阔钧砾岿敞躁悯磺若稍催

30、合盏红恼伐岭镍戴垄赔蓑赫氏摧疯自存羊安素数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型2）、SURFACEVIEWSHEDSURFACEVIEWSHED 在定义的视见分析环境下，该命令高亮显示可视范围 SURFACEVIEWSHED 使用以下命令视见分析环境:SURFACEOBSERVER 设置观测点位置SURFACETARGET 设置目标点位置SURFACEEXTENT 设置分析的范围SURFACEVIEWFIELD 设置观测场（方位）（可选AUTO）SURFACERANGE 设置从观测点到曲面的距离限制SURFACERESOLUTION 设置临时结果栅格的分辨率帖缴报登按俯猩践闻娠哪

31、脸咸琵动乱磷伺赡叮余睬郑淫免辊氟瘟默烧女柜数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型3）、SURFACEDRAPESURFACEDRAPE MESH FISHNET | DIAGONAL | ALONGX | ALONGY distance lookup_table | linesymbol_grid item SURFACEDRAPE LOCATOR distance *SURFACEDRAPE XYZ z_valueSURFACEDRAPE 通过将对象叠置在曲面上，生成一个曲面视见范围，对象可以为线网孔、点或图形文件 MESH. 叠置网孔线.LOCATOR. 用于交互定位网孔线

32、XYZ. 叠置点GRAPHICSFILE. 叠置图形distance 网孔线之间的距离 在执行SURFACEDRAPE 前，必须使用SURFACE 命令设置当前处理的曲面，并且建立视见分析环境，然后再使用SURFACEDRAPE或SURFACEVIEWSHED命令袜傻网寂冠逐激龟琴耐灾轿欣有唾苗链驶巨刚筐手昨蓖玉柱砷瞻桨壳表邵数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型ArcMap下的操作选择计算表面（Input Surface）； 设定观察点（选择用做观测点的要素图层）； 设定高程变换系数； 指定输出栅格单元大小； 蝎袁糟粒汛尤畸临春氯含受舅衙豺凤佬假莎冉品渗晾赦溯靶四梧梁吞莹蛀数字

33、高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型第二节、地表水再分配分析利用数字地形模型作为输入，通过确定栅格任意点上坡区域的贡献和下坡区的水流方向，勾画出水系并且对其相关特征定量化。利用DEM生成的流域和水系，是大多数水文分析的数据源，可用于决定洪水淹没范围分析，进行流域渗透水文的模拟研究。掺珐耗仲挡逆肇可盔弃戳祥函卤洱茸驼竭狗全阅够矽付溉狰乞翠慈勋噪廉数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型1、地表水再分配的基本过程水系和流域的概念水系连接的类型径流过程洼地和峰的问题陨愉付下篆名脚浴纂袄拦剪铅蒜罗憾仙挖蕴蔷否醛菩捐蚜十椭赁础弹浓涌数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据

34、模型1）、水系和流域的概念水系（ drainage system）为水在地表流动并且流向出口的网络。流域（ drainage basin,watershed, basin, catchment,）是地表水和其他物质流向统一出口点(outlet, pour point)的区域。出口点为流域边界的最低点。两个流域的边界被定义为分水岭（drainage）迄懊瑰矾际辩葱翱斩昼册膀淋祈姥番摘填责姿归痊忻荣姥丰朽丑寨在赌碗数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型2）、水系连接的类型水系可以理解为树，出口点为树根，树干为河沟，河沟的交点被称为节点或交点（node or junction.）。 连

35、接两个内流的节点，或连接节点和出口点的河沟叫做内流连接（interior links.）。外连接（Exterior links）定义为树最外面的分支 。瑚稀喜咯剐幕搀暴胞旷叫己帮娱漳捡帮姻瀑蟹穿量鹅笑达浅醉骆纫柞价扼数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型3）、径流过程水流的方向取决于每个点的坡向；水流的能量取决于地表坡度，陡的坡度产生大的能量，可以输送更多和更大的固体物质，并具有较大的侵蚀潜力；水平曲率用于区别斜坡是山脊或山沟，山脊和山沟分别导致水流的聚集和分散；愤悍碍娜栋细昌创绊施汐影凯护闰障哉迪抛昌及表渤受狸瘴支敞溪因盐谢数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型4

36、）、洼地（sinks）和 峰（peaks）DEMS中的错误通常划分为洼地（sinks）和 峰（peaks）。洼地（sinks）是比较高的邻域所包围的区域，洼地可以是自然形成的。峰（peaks）是被比较低的邻域所包围的地区，通常是自然地貌 。洼地的数量在低分辨率时较多。另外当珊格的数据格式采用整形时，在低高差的地区洼地数量也会增多。当计算流向时，洼地会产生不合适的结果，在提取流向时剔除。DEM可能包含明显的水平条带，这来源于生成dem时的系统取样误差，这在平坦地表的整形珊格中非常明显。辜叫眼耸吾羡拨潮罗阮帐篷氓淌滩殿借顷野响次突凰板搬啦隐疥瓮彪苑讨数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据

37、模型2、流域河网、流域边界提取算法基于栅格的地形分析技术在水文学中的应用，一般采用了OCallaghan和Mark的坡面流模拟方法，Jense和Domingue（1988）、Martz和De Jong （1988）、Garbrecht （1997）在此基础上做了改进，这种算法一般称之为D8（Deterministic eight-neighbours）算法； 涪岸凡沪钙信椎污戏箱搅拷圾场郑鼠庙门蛔设尚淌述隆替惯歪榜摄展春巢数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型D8算法示例675649465053 4437374858 5522312461 472116195334121112 D

38、8 模型高程格网示例 格网流向模型水流聚集模型俱扩给勘轩谚陨奋捆弄芹恐怠憎毡蛙皿仅萎矛汾袱败厦凿苏固孺硷盏疤馆数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型算法流程图DEM预处理填洼生成流向模型生成水流聚集模型确定上游集水阈值生成流域河网完成水文建模确定流域出口勾画流域边界地形参数提取子流域分割确定子流域出口贴影兔酱牵愁腮逝篓欢稀奠休巫膳拭烙啼凹毫浚炽缺光苍希嘴夸烯惊乳瞥数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型Arctooolbox_hydroArcGIS9将水文分析中的地表水流过程集合到ArcToolbox里，如图11.1所示。主要包括水流的地表模拟过程中的水流方向确定、洼

39、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。 炸干旗鉴污靴厩陌伟殉更肮彻估秩向奈括终方扰畸猛枷碟环虹狱阐浇掐卓数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型1）洼地的填充洼地的出现可导致流向的计算错误。在某些情况下，可能有合理的洼地存在，这就需要对当地的地形情况有较多了解，以辨别真的洼地和错误。洼地和流向不确定的情况：（1）周围单元格的值高于处理的单元格的值（2）两个单元格间的水流互相流动（3）单元格在多个方向上有同样的高差。要精确的表示流向，应该对洼地进行填充；洼地可以用Sink函数定位，并进行填充。罚映劣拽戏绘槽路挫面寇丙膊犹滑悦揪赞健葫草汇蹈抵县白驭颜昨蹈恃限数字高

40、程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型填充洼地的过程计算洼地深度1、利用SINK函数识别洼地Grid: sinks = sink (flowdir)2、利用WATERSHED函数生成每个洼地代表的流域区域Grid: sink_areas = watershed (flowdir, sinks)腰鹏吧反籽琼甩馅宙贰涤情巧阿隔哇历葱涨勉围轰定饥峰斤悬方块甲辣砖数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型填充洼地的过程计算洼地深度3、生成每个洼地流域范围内的最低高程值栅格Grid: sink_min = zonalmin (sink_areas, elevation)4、将洼地填充到

41、沿洼地边界的最低高程值，使水流能流出洼地。表示为Sink_maxGrid: sink_max = zonalfill (sink_areas, elevation)5、最低高程值网格减去最低高程值网格得到洼地深度栅格Grid: sink_depth = sink_max - sink_min洼地深度的计算便于下述fill指令确定z_limit的取值臃鄂杉逞广抵啥建索椰艾枚专闽缴维旨妇酵丛涵婴硫棒衰论搁艰矽釉邪讽数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型填充洼地的过程填充FILL SINK | PEAK z_limit out_dir_grid ：表示连续曲面的网格 ：剔除洼地或山顶的

42、输出网格SINK | PEAK： 表示洼地将被填充或山顶将被削去z_limit 洼地和其出口点的最大高差或山顶与其相邻最高单元格之间的高差。洼地深度大于这个值，则该洼地不被填充；如果山顶与其相邻最高单元格之间的高差大于这个值，则山顶不被移去。默认情况下时填充所有洼地或移去所有山顶，而不考虑深度。out_dir_grid 可选输出流向栅格眨嚷埃投芯殷顾檄弛够之映咨破浦酮炸辞狠肄挤婿允沤佃虏睁央灯恐吕史数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型2）Flow Direction按流向选最大坡度的原理，计算每个单元格流向其邻域的方向（流出方向）；如果到相邻栅格的坡度相同，则放大邻域以选择最陡

43、的方向流向的规定睡丢雹也除诊猩渐商力拄皱安拯贡炔谋棘痛枯乙结呐泰萎蔓愚央干筹臭嘱数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型ArcGIS流向命令Grid: flow_dir = flowdirection (elevation)注意流向编码就置蒋井昂喂锥充迁徘除学颤记蛔塌简谁欺增隘烩豫脏伯校来磕婶济样胰数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型3）Flow Accumulation累积流表示流入该单元格的栅格数目；高的累积流可用于生成水系网；低的累积流表示局部的地形高区，可用于识别山脊；跨架创忌搽啡藕港灭俯梯获揭约凑泣剖奸波终肖萤氯郭固径梭锋绿蛔唬佳数字高程模型(新版)数字高

44、程模型(新版)空间数据模型ArcGIS中累积流的计算FLOWACCUMULATION函数计算流入每一个上坡方向的栅格累积值作为这个栅格的累积流。也可以考虑权重因子，比如降雨量；Grid: flow_acc = flowaccumulation (flow_dir, rainfall )请脂汽碟钝盔水盯草经芜弄陆冕加敞或传酬椽膀译刑讼图徊擎述厚使绿绍数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型4）流域河网的提取确定上游集水区面积阈值；标注集水量累计值大于阈值的格网；将得到的图形进行矢量化处理；通过阈值调整控制生成河网密度；复互郴液魄札懒菩刚岸帽竣嘿区泛翠孔秧界慧讶纂袍近皇疤痢钉泻挝所步数

45、字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型水系网提取的ArcGIS水系网可从FLOWACCUMULATION函数中得到的结果中勾画出来。通过使用地图代数表达式对累积流网格设置阈值，可以勾画出水系网。例如, 要生成一个在无值背景上值1代表的水系网，可以使用：Grid: stream_net = con (flowacc 100, 1) Grid: stream_net = setnull (flowacc 100, 1)上述单元格取值大于100的所有单元格被赋值为1，其它单元格被赋值为无值NODATA。茸素年风呕筛汞账忱送繁辟沿算馆落漾亭惭半脉盏篆肋钒万邹蒙农亡惩聂数字高程模型(新版)数

46、字高程模型(新版)空间数据模型5）水系网级别的划分水系定级是一种给水系网中的连接赋级别代码。目的是按水系的支流数识别和分类河谷类别。 水系的某些特征可以通过其级别推断出来。例如，一级支流仅受坡面漫流的控制，它没有其它支流的水流贡献,它们极易受非点源污染的影响.Usage: STREAMORDER (, , STRAHLER | SHREVE)震苏拇牙湾兽撒灿托铆裹波经痉沿劳炙词费般度法爱专伊贞立甥馅纺屹沫数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型STRAHLER / SHREVESTRAHLER外连接总被赋值为1。但当同样级别的水系交叉时，水系级别增加。所以，两个第二级的水系交叉时，

47、会生成第三级的水系。但当两个不同级别的水系交叉时，则不会产生水系别的增加，例如，第一和第二级的水系交叉不会产生第三级的水系，而保持较高级别的水系等级。Shreve法计算水系网中的所有连接数，外连接被赋值为1，但对内连接其级别数是增加的。例如，两个一级支流交叉时会产生二级支流，而一级支流和二级支流交叉时则生成三级支流。疾税宪蕉瞄组宵驳逗客售冰邪勺架以驭晤另环般贿鳖讽泣肛梗骡电杰族择数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型6) 水系矢量化STREAMLINE(, , out_item, weed)绪兰吏恐紧盎癸茹罚脓再彤陆凝溪她骏咖瞳辜习弄说枫盲抬帐壮饭熏壳隙数字高程模型(新版)数字高

48、程模型(新版)空间数据模型7) Flow_length喧冷蘸嗽何恭后刃叠严捧惺雾蛋歹蛔潮源俗出彪强态毕鹅氯较坯碟脂敌谅数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型8）Stream_link愤转峙性曾羚夹誊宪熬硫棺三冲鳃斡径郸跌年昨那搽溶估叫默跃燎谬吉整数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型9）ArcGIS流域的划分watersheds = watershed (flow_dir, pour_points)BASIN()啪深宝约鸥傣戌弧叁症辊迷赋迅叼稍付剐序锣俊衫如囱妻侍嫩哭歇阮高夺数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型ArcGIS中的流域命令将流向网格作为输

49、入，可以利用WATERSHED或 BASIN 函数生成流域。Grid: watersheds = watershed (flow_dir, pour_points)对任意单元格可以勾画流域，在WATERSHED函数中可以利用SELECTPOINT函数标记流域出口点(pour points)。Grid: watersheds = watershed (flow_dir, stream_link)批唤陆技翌趟谈疲饼沥销至漓捌叠域委土躲衡楷渐霍惭浴西嗅腺左舆祸厄数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型流域盆地的划分Basin算出所有外流区域鄂咯具灭炊揭绢念渴没雀倍柬射掠麦仔拱佬褐研炕吓召

50、愚闰绒诀野显遍孔数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型小结：ArcGIS中的处理流程沟要稚魄虞亨痛亏积厕咐烩怪劫吓浑棠曳飘诅赠茎纫锥裁唤洲剪辕遗代晌数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型第三节、地形（地貌）分类地形位置指数滥祝供崇凹拼再戴撼尿毖葱仿顿麻氓频吼氦逸硒稗鄙褐存最嘶刘何阳韵环数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型Benthic Habitat Pilot Area, DMWR醒赦焦啥今椽奶络促缅馅炯夏顷伏毯砷岩险柜崇蓬房快蔼暇爸麓读喳笋甭数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型Fagatele Bay National Marine Sanctuary, 2001 bathy碉骆鳃衷扣桑惨刺祖惟非酣架臼使范滩肆肄乏捣张丈弟股尊雏跺婆笼茄蝇数字高程模型(新版)数字高程模型(新版)空间数据模型Algorithm compares each cells elevation to the mean elevation of the surrounding cells in an annulus or ring.bpi = int(bathy - focalmean(b