河网生成

438第16章 水文分析
（4）在“高级编辑”工具条中，单击（平滑）按钮，打开“平滑对话框”，输入“允许最大偏移”参数值。

参数值由用户指定，本例选“5”作为最大偏移数，如图16-42所示。

（5）单击按钮，完成矢量河网的平滑处理，如图16-43所示。

图16-42 最大允许偏移的设置图16-43 河网平滑结果
16.4.3 生成河流链接
河流链接的每条弧线连接着两个作为出水点或汇合点的结点，或者链接着作为出水点的结点和河网起始点。

因此，通过河流链接计算，即可得到每一个河网弧段的起始点和终止点，也可以得到该汇水区域的出水点。

这对于水量、水土流失等研究具有重要意义。

而且出水口点的确定，也为进一步的流域分割准备了数据。

河流链接计算视在水流方向数据和栅格河网数据基础上进行的，具体操作步骤如下。

（1）在ArcToolbox中双击“Spatial Analyst工具”→“水文分析”→“河流链接”，如图16-44所示，打开“河流链接”对话框，如图16-45所示。

图16-44 从ArcToolbox中选择“河流链接”图16-45 “河流链接”对话框。

自由几何节点河流生成器
自由几何节点河流生成器是一种基于计算机模拟的工具，用于生成自然河流的形态和分布。

这种生成器使用自由几何节点的方法来模拟河流的形态，可以根据用户输入的参数和限制条件生成具有不同特征的河流网络。

与传统的河流生成方法不同，自由几何节点河流生成器可以更加真实地模拟河流在自然环境中的形态和分布。

它能够自动调整河流的宽度、深度和流速等参数，使得生成的河流网络更加逼真。

此外，用户还可以通过调整参数和限制条件来控制河流的形态和分布，以达到自己的目的。

自由几何节点河流生成器的应用范围很广，可以用于地形分析、水利工程、自然资源管理等方面。

例如，可以用它来研究不同气候和地质条件下的河流形态演化规律，或者用它来规划城市水系和水利工程。

总之，自由几何节点河流生成器是一种非常有用的工具，可以帮助我们更好地理解和利用自然资源。

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本科毕业论文论文题目：基于DEM和RS的流域河网提取学生姓名：学号：200601440030专业：地理信息系统指导教师：学院：人口·资源与环境学院2010年５月24日毕业论文（设计）内容介绍目录摘要 (I)ABSTRACT (I)1 概述 (1)1.1研究背景 (1)1.2研究现状 (1)1.3研究内容与技术路线 (2)1.4研究区概况与研究数据 (3)1.4.1 研究区概况 (3)1.4.2 研究数据 (5)2 数据预处理 (6)2.1遥感影像预处理 (6)2.1.1 辐射校正 (6)2.1.2几何校正 (8)3 基于遥感影像水体信息的提取 (9)3.1水体的光谱特征 (9)3.2水体指数法提取水系 (10)3.2.1 波段比值原理 (10)3.2.2 应用归一化差异水体指数（NDWI）提取水体信息 (11)3.2.3 应用改进归一化差异水体指数（MNDWI）提取水体信息 (12)3.3多波段谱间关系法 (12)3.3.1 多波段谱间关系法原理 (12)3.3.2 应用多波段谱间关系法提取水体信息 (13)4 基于DEM数字河网的提取 (14)4.1基于DEM提取水系的方法 (15)4.2基于DEM的数字流域水系提取 (16)4.2.1 数据预处理 (17)4.2.2 水流方向提取 (19)4.2.3 汇流累积量生成 (20)4.2.4 河网生成 (21)4.3基于遥感影像纠正DEM流域水系提取 (22)4.3.1 数据预处理 (23)4.3.2 基于修正DEM水系提取 (24)5 结论与展望 (25)5.1结论 (25)5.2展望 (26)参考文献 (27)基于DEM和RS的流域河网提取摘要：流域水文模型是水文科学中一个重要分支之一，4是研究水文自然规律和解决水文实践问题的主要工具。

而流域水系这一地貌特征是流域水文建模的主要参数，其包含的水系信息是水文模型分析的基础数据。

因此，流域水系特征的提取一直是水文科学研究的热点。

基于DEM的水文分析介绍：基于基于DEM的水文分析的主要内容是利用水纹分析工具提取水流方向、汇流累积量、水流量积量、水流长度、河流网络、河网分级以及流域分割。

（一）无洼地DEM生成DEM被认为是比较光滑的地形表面的模拟，但是由于内插的原因以及一些真实地形（如采石场或喀斯特地貌）的存在，使得DEM表面存在着一些凹陷的区域。

这些区域在进行地表水流模拟时，由于低高程栅格的存在，从而使得在进行水流流向计算时得到不合理的或错误的水流方向，因此，在进行水流方向的计算之前，应该首先对原始DEM数据进行洼地填充，得到无洼地的DEM。

数据：DEM数据dem（1）原始DEM数据提取水流方向执行[ Arctoolbox ] >> [Spatial Analyst Tools]>>[Hydrology]>>[Flow Direction ]在[ Flow Direction ]对话框中，“Force all edge cells to flow outward(Optional)”的复选框前打钩，则所有在DEM数据边缘的栅格的水流方向全部流出DEM数据区域（默认为不选择）。

“drop raster”是该栅格在其水流方向上与其临近的栅格之间的高程差与距离的比值，以百分比的形式记录，它反映了在整个区域中最大坡降的分布情况（可选步骤）。

（2）洼地计算执行[ Arctoolbox ] >> [Spatial Analyst Tools]>>[Hydrology] >>[Sink]。

（3）洼地深度计算1、双击Hydrology工具集中的Watershed工具。

2、3、（4）计算每个洼地所形成的贡献区域的最低高程a.打开Spatial Analyst Tools工具箱中Zonal工具集，双击Zonal Statistic工具，（5）计算每个洼地贡献区域出口的最低高程即洼地出水口高程a 打开Spatial Analyst Tools工具箱中Zonal工具集，双击Zonal fill工具（6）计算洼地深度a 在Spatial Analyst模块的下拉箭头。

哈哈
本科学生实验报告
姓名刘宝金学号114130162
专业＿地理信息系统班级地信11
实验课程名称GIS空间分析
实验名称SRTM提取河网
指导教师及职称董铭
开课学期2013 至2014 学年上学期云南师范大学旅游与地理科学学院编印
将需要融合的图像加入，然后选择合成图像的路径，其余默认，即可以得到合成图。

第六步：在生成的图像中找到金沙江干流，将不与金沙江干流相连的线上得点删除，点击Edit manually中的Delete按钮。

第七步：删完不相邻的点后，点击Whole Watershed Outlet按钮，确认出水口。

第八步：点击Delineator Watershed,生成Watershed和Basin图层。

4河流融合
由于生成的水系都是一段一段的，不连续的，对于一条河流（属性相同且相连），可以对其进行融合，在属性表中同时选中要融合的几个河流段，在Edit菜单栏单击Edit，选择Merge，这样就融合好了。

5计算各支干流长度：利用属性表中的栅格计算器计算长度：（以千米为单位）
7流域裁剪的SRTM数据
7河网密度的计算
（4）进行河网密度的计算：
打开流域面积的属性表，右键点击Shape_Area，接着点击Calculate Geometry,
实验小结。

基于dem提取河网的主要流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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斜坡单元地质灾害危险性区划中常用的单元类型有网格单元、地域单元、均一条件单元、子流域单元、斜坡单元等。

其中: 网格单元形状较规则，便于实现快速剖分，离散后得到的矩阵形式的数据有利于进一步运算，但是不能完全反映地势起伏，与地质环境条件联系不够紧密; 均一条件单元没有考虑不同区域的地质环境条件差异; 子流域单元适用于泥石流灾害危险性区划，对滑坡、崩塌等则不适用。

斜坡单元是滑坡、崩塌等地质灾害发育的基本单元，并且在各类控制或影响因素中，河流和沟谷的发育阶段对滑坡、崩塌的形成具有明显的控制作用，因此采用基于幼年期沟谷划分的斜坡单元作为评价单元，可以与地质环境条件紧密联系，综合体现各类控制或影响因素的作用，使评价结果更贴近于实际。

因此，在满足DEM 精度要求的前提下，斜坡单元划分较适用于地质灾害危险性区划【1】。

斜坡单元划分原理斜坡单元划分的实质是基于DEM 的地表水文分析，包括正反地形无洼地DEM 的生成、水流方向的提取、汇流累积量的计算、河网的生成、集水流域的生成等关键步骤，其基本原理是利用正反地形分别提取山谷线和山脊线( 分别对应于汇水线和分水线)，把生成的集水流域与反向集水流域融合，再经后期处理人工修改不合理的单元，最终得到的由汇水线与分水线所组成的区域即为斜坡单元。

斜坡单元划分流程见图【1】。

ArcGIS划分斜坡单元操作步骤1、生成无洼地DEM——原理：DEM 是一种比较光滑的地形表面模型，由于DEM 误差以及一些真实地形的存在，使DEM表面存在一些凹陷的区域，在进行水流方向计算时往往会导致不合理的甚至错误的水流方向，因此计算前应先对原始DEM数据进行洼地填充，得到无洼地的DEM。

基本过程是: 首先，利用水流方向数据计算出DEM 数据中的洼地区域和洼地深度;其次，依据洼地深度并参考真实地形，确定填充阈值对洼地进行填充; 再次，一次洼地填充完毕后又会产生新的洼地，因此需要重复上述过程，反复填充【1】。

利用ArcGIS水文分析工具提取河网的具体操作DEM包含有多种信息，提取河网首先要有栅格DEM，可以利用等高线数据转换获得。

在此基础上，要经过洼地填平、水流方向计算、水流积聚计算和河网矢量转化这几个不步骤。

1．洼地填平DEM洼地（水流积聚地）有真是洼地和数据精度不够高所造成的洼地。

洼地填平的主要作用是避免DEM的精度不够高所产生的（假的）水流积聚地。

洼地填平使用ArctoolBox->Spatial AnalysisTools->Hydrology->Fill工具。

2．水流方向计算水流方向计算就可以使用上一步所生成的DEM为源数据了（如果使用未经洼地填平处理的数据，可能会造成精度下降）。

这里主要使用ArctoolBox->Spatial AnalysisTools->Flow Direction 工具。

输入的DEM采用第一步的Fill1_exam13．水流积聚计算这里主要使用ArctoolBox->SpatialAnalysis Tools->Flow Accumulation 工具流向。

栅格数据就是第二步所获得的数据（FlowDir_fill1）。

可以看到，生成的水流积聚栅格已经可以看到所产生的河网了。

现在所需要做的就是把这些河网栅格提取出来。

可以把产生的河网的支流的象素值作为阀值来提取河网栅格。

4．提取河网栅格使用spatialanalyst中的栅格计算器，将所有大于河网栅格阀值的象素全部提取出来。

至于这个阀值是多少因具体情况而定。

通常是要大于积聚计算后得到栅格的最低河流象素值。

这里采用的是500这个值。

最后生成只有0、1值的栅格数据。

其中1表示是河网，0是非河网。

5．生成河网矢量这里主要使用ArctoolBox->SpatialAnalysis Tools->Stream to Feature工具.Input Streamraster 为第四步只有0、1值的河网栅格。

斜坡单元地质灾害危险性区划中常用的单元类型有网格单元、地域单元、均一条件单元、子流域单元、斜坡单元等。

其中: 网格单元形状较规则，便于实现快速剖分，离散后得到的矩阵形式的数据有利于进一步运算，但是不能完全反映地势起伏，与地质环境条件联系不够紧密; 均一条件单元没有考虑不同区域的地质环境条件差异; 子流域单元适用于泥石流灾害危险性区划，对滑坡、崩塌等则不适用。

斜坡单元是滑坡、崩塌等地质灾害发育的基本单元，并且在各类控制或影响因素中，河流和沟谷的发育阶段对滑坡、崩塌的形成具有明显的控制作用，因此采用基于幼年期沟谷划分的斜坡单元作为评价单元，可以与地质环境条件紧密联系，综合体现各类控制或影响因素的作用，使评价结果更贴近于实际。

因此，在满足DEM 精度要求的前提下，斜坡单元划分较适用于地质灾害危险性区划【1】。

斜坡单元划分原理斜坡单元划分的实质是基于DEM 的地表水文分析，包括正反地形无洼地DEM 的生成、水流方向的提取、汇流累积量的计算、河网的生成、集水流域的生成等关键步骤，其基本原理是利用正反地形分别提取山谷线和山脊线( 分别对应于汇水线和分水线)，把生成的集水流域与反向集水流域融合，再经后期处理人工修改不合理的单元，最终得到的由汇水线与分水线所组成的区域即为斜坡单元。

斜坡单元划分流程见图【1】。

ArcGIS划分斜坡单元操作步骤1、生成无洼地DEM——原理：DEM 是一种比较光滑的地形表面模型，由于DEM 误差以及一些真实地形的存在，使DEM表面存在一些凹陷的区域，在进行水流方向计算时往往会导致不合理的甚至错误的水流方向，因此计算前应先对原始DEM数据进行洼地填充，得到无洼地的DEM。

基本过程是: 首先，利用水流方向数据计算出DEM 数据中的洼地区域和洼地深度;其次，依据洼地深度并参考真实地形，确定填充阈值对洼地进行填充; 再次，一次洼地填充完毕后又会产生新的洼地，因此需要重复上述过程，反复填充【1】。

SuperMap中提取河网密度1.数据说明河网密度即为单位流域面积上的河流总长度（公里/平方公里）。

河网密度图是一个栅格数据集，每个格子的值为这个栅格范围内的河流的总长度。

这个栅格的大小（例如栅格的宽度和高度）是不确定的，可以根据需要设定。

本示例中采用青海省部分河网数据(经纬度数据)，生成1000米*1000米的河网密度图。

示例中的操作均在SuperMap Deskpro 6.0中完成。

2.SuperMap中的操作步骤河网密度实现的总体思路：生成矢量网格面，将网格面内的河流总长度值赋给对应的网格面属性，借用此长度值属性再进行矢量转栅格的操作。

2.1.生成公里网格或者经纬网格数据根据河流线数据集的范围生成网格数据集。

使用功能：【工具】‐‐【网格工具】。

因此例中的数据为经纬度数据，所以选择的是“经纬网格”。

1000米*1000米的网格也需要换算为经纬度数值。

高级选项中，选择结果数据集类型“线数据集”，方便后面的处理。

如图1所示。

图1 生成网格数据2.2. 构建网格面数据集将2.1中生成的网格线数据集转为网格面数据集。

为后续操作做准备。

使用功能：【数据处理】‐‐【线数据集拓扑构面】。

如图2.1,2.2所示。

图2.1 线数据集拓扑构建面参数设置 图2.2 生成的网格面示例说明：因生成的网格线数据集很规范，所以在线数据集拓扑构面时拓扑处理错误选项只勾选“弧段求交”即可，否则需要根据数据选择处理选项。

2.3.河流线打断根据河流密度的概念，每个格子中的值是河流线的总长度。

但一条河流线往往跨越的是几个甚至更多格子，需要使用网格面和河流线数据集做求交运算，将河流线打断。

使用功能：【分析】‐‐【叠加分析】。

如图3所示。

河流线作为源数据集，网格面作为叠加数据集，并设置保留字段。

注意一定要将网格面的SMID 选中，这样求交后的结果线数据集中就保留了网格面的SMID ，即知道了每个网格内的所有河流线。

图3 叠加分析参数设置2.4.统计河流线长度采用SQL查询功能，统计每个格网内的河流线总长度。

河网计算过程整理一、CAD部分：1.用cad提取河段边界：新建图层（注意不要选白色），用多段线工具；2.在图层管理器中将其他图层关掉，只留该新建图层，然后将其另存为dxf格式文件（bj.dxf）；3.在图层管理器中将高程点外的其他图层全部关闭，只留高程点图层，将其另存为dxf格式文件（gc.dxf）；（要用工具将其各个高程点提取出来）二、sms部分：1.打开sms，从文件菜单里open从cad里保存的bj.dxf文件，工作区会显示该边界图；2.在map module 状态下，用工具将边界描绘一遍（注意开始和结尾处要用将其封闭，不然稍后生成网格会出现问题）；3.点击feature objects/build polygons；4.此时变为可操作状态，证明已经生成了网格，只不过此时还没有显示出来；如果存在小岛，则选中该区域（点，然后双击网格区域），设置为land即可5.点击feature objects/map…2D mesh，此时网格就出来了；网格加密技术1、网格步长渐进1）确定闭边界（海岸线）信息文件2）确定计算区域3）定义边界类型4）确定边界线的节点分布：进入map module—>选其中一条边界线—>feature objects－>redistribute vertices —>specify: max/min5）每条边界线都做设置6）建立多边形，划分网格。

2、局部加密Mesh module—>在工具栏中选择select element,圈加密区域－>菜单element－>refine6.点击file/open，选第一个，选择从cad里提取出来的高程文件，此时应该是状态，点击scatter/interpolate to mesh，此时插值已经完成；7.在状态下点击feature objects/coverages，新建一个图层，用该图层来描绘各个河流，此时要注意各个河流的起点与终点为各个分叉点，所以分叉越多会导致河流名越多，描完之后将其全部选中，点击feature objects/redistribute vertices，在spacing 里输入断面间距，如500，此时个点之间的间距应该是相等的，弄完之后将其另存为shp文件（zl.shp），为以后mike生成河网用；（仍采用画河网河段）（vertice---nodes）8. 在状态下点击feature objects/coverages，新建一个图层，用该图层来描绘各个河流断面，此时type应选observation，用来提取各个断面高程；9.点击/observation profile/在module里选择scatter，点击完成；10.在生成的plot高程图里右击选择“export/print”，在export里点击“text/data only”，在export destination 里选file，自己选一个文件夹，点击extort/export；（这里要在纸上记下各个河流起点和终点的断面号）。

基于GIS的流域数字划分方法研究章毅之１，丁向群２（１．江西省气象科学研究所，江西南昌330046；２．余江县气象局，江西鹰潭335200）摘要：利用ＴＯＰＡＺ软件和江西省１：２５万地理数据，以贵溪市为例，对河网的生成和流域的划分进行了试验。

结果表明：通过采用“ｂｕｒｎ－ｉｎ”算法，可以生成与实际较为吻合的河网及流域界限，能够满足目前气象部门开展流域降水预报工作中流域划分的需要。

关键词：ＧＩＳ数字高程模型流域划分中图分类号：ＴＰ79；Ｐ457.6 文献标识码：Ｂ文章编号：1007－9033（2003）03－0037－03随着气象部门对流域降水预报工作的开展，各地、市气象局相继成立了流域预报中心，对本地大江河流域进行降水预报，因此如何确定预报流域的界限，是各流域预报中心面临的问题。

传统的做法是根据预报分辨率的需要，从一定比例尺的地图上人工勾画出预报流域的界限，再扫描到计算机中供流域降水预报使用。

随着计算机技术和地理信息系统的发展，许多研究和应用成果表明１～２，利用数字地形分析技术从ＤＥＭ中直接生成河网、划分流域界限乃至提取流域内的地形属性都是切实可行的。

本文利用江西省１：２５万数字地形资料，选取贵溪市为研究区域，采用美国农业部农业研究实验室开发的ＴＯＰＡＺ（３．１版）软件，对流域的数字划分进行了试验。

ＴＯＰＡＺ软件可以从数字高程模型中自动提取地形参数，例如坡度、坡向的计算、河网生成、子流域划分等。

这些技术已在许多研究中得到应用[３]。

１数字高程模型的构建数字高程模型是描述地面高程值空间分布的１组有序数组，是数字地形模型的组件之一。

数字高程模型主要有栅格（ＧＲＩＤ）、不规则三角网（ＴＩＮｓ）、矢量（ＶＥＣＴＯＲ）３种形式，工作中可以根据所用模拟模型的结构方式来采用三者之一。

在本文的研究过程中采用栅格形式数据进行试验研究，并以ＡＲＣＩＮＦＯ为数据处理平台。

首先将１：２５万基础数据中的矢量等高线数据转换成ＴＩＮ格式的数据，最终插值成分辨率为１００ｍ的栅格数据。

ArcGIS渔网图的制作及均匀布点选择数据管理工具->要素类->创建渔网。

在输出要素类中设定输出位置及名称，在模板范围中选择（1）中生成的最小外接矩形就会在选项下方自动生成一个渔网范围，下面将行数列数都设为20，象元宽度象元高度都设为0（这时象元宽度象元高度便自动设定好了，反之如果设置象元宽度和象元高度，行数列数都设为0，则系统也会自动计算行数列数），创建坐标点选项不勾选（若勾选则会生成坐标点要素，本次不需要），几何类型选择Polygon。

完成后即可生成渔网。

在菜单栏出选择Select→Select by Location,选择所需的图层，Target layer待选数据，Source Layer为选择范围，过程如下，完成后点击确定。

然后右键“渔网”，选择导出数据，即可得到所需范围内均匀分布的点
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