基于DEM的河网及水库流域面提取分析技术路线——以九江市为例

1.技术流程

2.数据源

本次分析利用ALOS官网下载的江西省12.5米DEM数据，叠加江西省市级行政区划裁剪出九江市范围。

3.河网提取

3.1DEM填洼（Spatial Analyst -> 水文分析 -> 填洼）

利用填洼工具填充高程数据中的凹陷点来移除数据中的小缺陷。

输入：DEM数据源
输出：无洼地DEM数据
Z限制：默认不填写，即填充数据内所有凹陷点

3.2流向分析（Spatial Analyst -> 水文分析 -> 流向）

流向分析即确定水流方向，在ArcGIS中是采用的D8算法进行，D8算法就是假设有无限的降水，雨水不断的在地表形成径流，假设单个栅格中的水流只能流入与之相邻的8 个栅格中。它用最陡坡度法来确定水流的方向，即在3×3 的DEM 栅格上，计算中心栅格与各相邻栅格间的距离权落差（即栅格中心点落差除以栅格中心点之间的距离），取距离权落差最大的栅格为中心栅格的流出栅格。

输入：无洼地DEM数据
输出：流向栅格
其他参数默认

在得到的图层中像元值被分为8个固定的值，数值表示每个单元的流向。一般数字变化范围是1～255。其中1：东；2：东南；4南；8：西南；16：西；32：西北；64：北；128：东北。除上述数值之外的其它值代表流向不确定。

3.3流量分析（Spatial Analyst -> 水文分析 -> 流量）

通过流量工具统计累计每个流向栅格的总数。在ArcGIS中，这个流量栅格并不是水文学意义上的河流流量。这里的流量指的是有多少个格子的水流汇流到某一点上，是一个空间范围概念。如果要转换为水文学上的术语，以水文站为例，那就是该水文站对应的上游集水区面积。

输入：流向栅格
输出：流量栅格
其他参数默认，输出类型默认浮点型

流量栅格图层像元值代表每个栅格上流过的水流量大小

3.4生成河流栅格（Spatial Analyst -> 地图代数 -> 栅格计算器）

根据需求来确定想要输出的最小径流量的河流，这里采用栅格计算器工具计算，设定的最小流量为1500，数值越小提取的河流越细。

输入：条件表达式筛选流量大于1500的像元并赋值为1
输出：河网栅格

3.5河网矢量化（Spatial Analyst -> 水文分析 -> 栅格河网矢量化）

利用栅格河网矢量化工具将河网栅格转化为河网矢量，方便后续分析。
进行河网矢量化之前可选择做河网分级，将河流按流量大小划分为不同等级河流。

输入：河网栅格、流向栅格
输出：河网分级栅格
河网分级方法：默认STRAHLER方法

可看到河网被分为六个等级

输入：河网分级栅格、流向栅格
输出：河网矢量
默认简化折线，即进行河流线的概化

若在矢量化之前已进行河网分级，则河流等级信息在矢量图层属性表中体现。

4.水库流域面提取

4.1捕捉倾泻点（Spatial Analyst-> 水文分析 -> 捕捉倾泻点）

一般水库出水口在大坝附近，利用水库大坝点数据作为出水口。
再利用捕捉倾泻点工具进行校正。其目的是要找到大坝点附近的区域流量栅格中的最大值，确保这个流量值是由上游区域贡献的流量。否则，实际输出的倾泻点数据有可能与之叠加的流量栅格不是该区域的最大值，导致出现非常细小的流域面。

输入：九江水库大坝点、流量栅格
输出：出水口捕捉栅格
捕捉距离：查看数据情况设置合理距离，距离越小则捕捉可能不在最大流量栅格上，距离越大则捕捉出水口越远离水库，在多个水库相邻时会出现某一水库出水口捕捉在另一水库附近，导致流域面生成错误。

4.2生成水库集水域（Spatial Analyst -> 水文分析 -> 分水岭）*高版本中叫集水区

输入：流向栅格、出水口捕捉栅格
输出：水库集水域栅格

将水库集水域栅格数据通过栅格转面工具转换为水库集水域矢量图层