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ArcGis+9.0中基于DEM的水文信息提取方法


水利水电技术第36卷2005年第11期

s 9?0中基于DEM的水文信息提取方法 iGcrA 张超,郑 钧,张尚弘,王兴奎 京1 北,室验实点00084) 重部育教学科沙水学大华清( siGcrA了绍介细详中文】要摘【 9.0中的水文分析工具箱的使用方法,包括从原始DEM数据提取
9.O;DEM;栅格数据;河网;水文信息;数据提取;拼接 中图分类号:P33 文献标识码:A 文章编号:1000.0860(2005)11.0001—04 n ofo hydrological itcartxE
n fromo digital ita珊 eleVation ofni

h ArcGis tirl】 9.0 、l ZHANG edom
G Jun,ZHANG NEHZ Shang-hong,WANG ,oahC
forwater i u k— gn and i sediment X (Key Laboratory

Sciences,Tsinghua 【 。巧技和法方的接拼据数MED度精同关键词】ArcGis 不,剪裁速快的据数MED,题问的意注应、骤步的网河

university,Beijing

100084,China) Abstract:The toolboX inArcGis 9.0 for the analysis of thehydrolo舀cal infornlation is intmduced in

liat ed network;hydrolo西cal

herein,which in— cludes the
s of e extmcting rudec river mp k f而m珀wDEMdata;pmblems rowten o t b e considered;fast g metIlodfor nitt DEM uc c methodsand iasom;a technolo百es tad r o f DEM data with various . Keywords:ArcGis snoisicerp ; DEM;rasterdata;river 0.9

atad;noitanrrbfni
extraction;mosaic 1 引言 DEM(Digital
E1evation

Model,数字高程模型)数 反够能它,息信文水、貌地、形地的富丰了含包中据 映各种分辨率的地形特征,通过DEM可以提取大量 及以度坡、向坡的元单格网域流如,息信态形表地的 单元格之间的关系等…。现在市场上已经有较多的

成熟软件来完成坡度、坡向、流向、汇流等信息的提

siGcrA。等siGcrA、SMw如,作工取
司 公 GIs产品的最新版本,其新集成的水文分析工具箱 IRSE是0.9 Hydmlog)r能够方便的提取大量的水文信息并加以直 观显示。本文旨在介绍利用Hydrolog)r来提取水文信 域区定特对了讨探。题问的意注应和骤步、法方的息 特斯喀如(况情的峰尖或地洼的理合在存也但,成造 它与于低程高的格元单个一指是地洼,中其。)形地 相邻的8个单元格的高程。与此相反,尖峰是指一个 单元格的高程 于与它相邻的8个单元格的高程。洼 论讨要主文本。巧技的接拼和剪裁速快的据数MED 。 2式 河网的提取步骤ArcGis 形储存)retsaR(格栅的MED p 9.0提供了直观的工具操作界面, otkseD 用地便方以可,能功包具工的己自建创户用了供提还 于其他工程。提取河网的步骤如下(除了特别注明位 置的工具,以后各步骤中列出的工具均在Hydrolgy 。 胁研胎o“Ⅲ∞d )中包具工 N 6, o.I, f肋昭蒯H 2.1 唧EⅢmFi¨ 唧dyH wa DEM)中通常都有洼 R为称(据数MED的始原 的后理处具工该经。峰削和洼填来具工lliF的中包具
DEM数据称为Depres ionles

格元单峰尖;出流能不而人流能只流水的中格元单地 中的水流则只能流出而不能流入。它们是DEM数据

确定造成困难怛J,还有可能导致流向计算失败,致 工ygolordyH用利以可,此为。取提法无息信他其使

地(Sinks)或尖峰(Peal【s)。它们一般由采样时的误差 DEM。FiU的工作原理

是:

万方数据  

万方数据  

张超,等∥ArcGl



9.0中基于DEH的水文信息提取方法

输入,写con语句:con([now—accumulation]>const, 1),生成单值化后的栅格数据。常数const的取值依 据划分到第几级子流域来决定。 (2)Stream“nk。以步骤(1)生成的数据和now Direction生成的栅格数据作为输入,输出记录各流域
出口(pour point)的栅格数据。

(3)watershed。以步骤(2)生成的数据和now Direction生成的栅格数据作为输入,输出划分了各子 流域的栅格数据。以图2的原始数据划分的子流域见
图4。
(。)1:5万。EM,深灰色区域表示数据缺失部分,其高程值为。

(b)1:25万DEM,数据完整,浅灰色透明I基域待提取

图5待拼接的两幅DEM栅格数据 图4划分的子流域 4

的最低(最高)高程值。(2)替代值等于有效数据的最 高(或最低)高程值,仍用前面的con语句,但此时 抽取出来的区域不可避免的包含一部分有效数据区 域。
4.2
Raster lO POIygOn

DEM数据的裁剪和拼接(Mosaic)
现有1:5万的DEM数据,但由于某些原因,部

分区域的高程值缺失,被某一常数值替代而不是空值 (NuLL),欲用1:25万的DEM数据进行填补,但要 求对高精度数据的影响尽可能小。待处理的DEM数
据见图5(a)和(b)。

在步骤(1)第一种情况下,数据缺失区域完全被 提取出来,可以直接进入步骤(3)。 在步骤(1)第二种情况下,必须用数据转化工具 将步骤(1)生成的栅格数据转换为多边形形文件(P0l—
ygon Shape

为了使重叠区域低精度的DEM数据不影响到高 精度的数据[图5(a)右下部分],要求将1:25万 DEM中的浅灰色区域提取出来,然后镶嵌到1:5万 DEM的相应位置,采用以下方法。
4.1 SingIe Output Map AIgebra

File),在转化时注意将Simplify Polygon选

项的勾去掉(该项默认选中),否则对边界的近似处 理将造成最后拼接的图形有明显的缝隙。由于部分有 效区域也被转化成了多边形,还必须用Arc Gis中Ed— itor工具条对形文件进行手工编辑,删除那些被错误 提取出来的有效数据区域。
4.3 E)(1ract by MaSk

利用con语句中condition条件返回假值目.<脚se—ex— pression>为缺省时,单元格将被赋值为NuLL的特 点,可以将缺失部分的数据提取出来,生成新的栅格 数据文件。而在存在数据缺失的1:5万DEM数据 中,数据缺失区域的常数高程值与有效数据区域的高 程值比较,一般出现两种情况:(1)替代值未包含于 有效数据区的高程值域中,即利用高程值的差异可以 明确区分数据有效部分和数据缺失部分,此时用con ([DEM Raster]<const,1)或con([DEM Raster]> Const,1)可以将缺失部分完全抽取出来而不会抽取 出有效数据的区域,其中const是有效数据单元格中
水利水电技术第36卷2005年第11期

以步骤(1)提取出来的栅格数据或者步骤(2)中 生成的多边形形文件作为蒙板(Mask)从1:25万的 DEM数据中将相应形状的栅格数据提取出来。
4.4

M0saic t0 New Raster

将1:5万DEM数据和步骤(3)提取出来的1:25 万DEM数据拼合起来,拼合时应该注意两者的顺 序,以及几个关于拼合方式(Mosaic Method)的可选 项的选择:如果拼合方式选的是Maximum(或Mini-


万方数据  

张超,等∥ArcGl



9.0中基于DEH的水文信息提取方法

mum),那么可以不必考虑DEM数据的顺序问题 (即谁在上层);如果选择的是First或Last则需要 考虑顺序问题;Mean是指对重叠区域取平均, B1end是指对重叠区域求和,它们在这里都显然不 适用。如果拼合后的栅格图有缝隙,还可以用Fiu 工具对缝隙进行修正。图5(a)和(b)拼接后的效果 见图6,图中的实线为拼合接口。从图中可以明显 看出两幅DEM的精度差异,但拼接效果还是比较 理想的,并且精度的差异不会影响到河网、流域等 信息的提取。

据的影响降到了最小。

5结语
ArcGis

9.0中的Hydrology工具包为水利工作者

提供了强大的水文信息提取功能,可以方便快捷完 成河网提取、流域划分、水文信息统计、DEM数据 裁剪及拼接等任务。该工具包中各工具所采用的算 法出自于众多科技工作者的不懈努力和他们对已有 知识的继承和发展。实际应用证明了这些算法是成 熟而且有效的。本文主要介绍了ArcGis
Desktop 9.0

中水文分析模块的应用方法、使用时的注意事项, 以及一些特殊问题的处理技巧,期望能够对其他水 利工作者提供一些帮助并且起到抛砖引玉的作用。
参考文献:
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343.348.

[3] 分界线的左上角为1:25万数据,右F角为l:5万数据

Jen∞n s K,Dominglle J 0.Extmcting

topographic stmcture
system

fmm

digital elevation data for学eographic i—抽nation

analysis[J].

图6拼接效果

Photogra哪e试c
1 593—1 600.

Engineering aIld Remote sensi“g,

1988,54(11):

如果不采用这种方法,则蒙板图形的边界需要用 手工描绘。手工描绘边界不仅工作量大(有时可能大 得只能粗略描绘边界)而且相当不精确。通过本文提 供的拼合方法可以省去大量的手工操作而且对精确数

[4]

BaIld L

E.Topo罢pphical partition of watersheds witll di画tal elevation

models[J].water Re80urces Research,1986,(2):15-24.

(责任编辑聂建平)

广酱圃
封二: 无锡双帆钻凿设备有限公司 封三: 重庆永固实业有限公司 封底: 成都安特力边坡防护有限公司 前插一:



后插二:洛阳大华重型机械有限公司 暗149:北京中纺纤建科技有限公司 北京硕发科技有限公司 暗150:《水利水电技术》杂志订阅 暗15l:启东双剑电子有限公司 暗152:上海地学仪器研究所 暗153:湖北地大金石地质工具有限公司 暗154:浙江合力新型建材有限公司 暗155:浙江三狮集团特种水泥有限公司 暗156:安庆恒特工程机械有限公司 暗157:南京金路友科技有限公司 暗158:深圳市帕斯卡防水系统有限公司
水利水电技术第36卷2005年第11期

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万方数据  

ArcGis 9.0中基于DEM的水文信息提取方法
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 张超, 郑钧, 张尚弘, 王兴奎, ZHANG Chao, ZHENG Jun, ZHANG Shang-hong, WANG Xing-kui 清华大学,水沙科学教育部重点实验室,北京,100084 水利水电技术 WATER RESOURCES AND HYDROPOWER ENGINEERING 2005,36(11) 44次

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引用本文格式:张超.郑钧.张尚弘.王兴奎.ZHANG Chao.ZHENG Jun.ZHANG Shang-hong.WANG Xing-kui ArcGis 9.0中基于DEM的水文信息提取方法[期刊论文]-水利水电技术 2005(11)


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