GIS原理 9 4 流域分析(水文分析)

2021-08-28 20:00:12 字數 3347 閱讀 3299

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流域分析 | 水文分析 | hydrological analysis

2 流域提取

3 坡長分析

4 小結

【溝谷地貌】是較為典型的流水侵蝕地貌,其中,溝谷網路在空間分布和發展演化上對溝谷地貌都有重要的控制作用

【步驟】

窪地填平

水從高度往低處流,如果有個坑,那流入就會中斷–>把坑填平

流向提取

每個柵格流動的方向

匯流量提取

每個柵格向下乙個柵格傳遞著水,把這些匯流的水量統計出來

河谷網路提取

根據匯流量可以提取出相應的溝谷

【窪地的產生情況】

現實就是如此

生產dem的過程中產生的窪地

【問題】水從高度往低處流,如果有個坑,那流入就會中斷

【解決】把坑填平,填的與周圍最低的乙個坎相平

【基本原理】增加窪地點高程值,使其高程值提高至鄰域內其他8個柵格的最小值

左圖:1的幾塊柵格比周邊的高度都小–>為窪地–>水流進後就出不來了

右圖:填充後,與周圍最低的值2相同–>形成了乙個平台的東西,問題就解決了

【閾值設定】填充窪地時要求設定乙個閾值,大於這個閾值的窪地才會被填充掉

預設情況都為全部填充

若有特殊要求,你考察過每個地方的窪地在現實中就是如此–>研究要求要將此地保留–>根據此地來設定閾值

【流向】每個點都有乙個最大坡度方向–>最大坡度方向就是這個柵格的流向

【連通】

四連通:把乙個柵格的上下左右當成是鄰域

八連通:把乙個柵格的上下左右、左上、右上、左下、右下八個柵格當成鄰域

【演算法】

單流向演算法(single flow direction,sfd):每個柵格只有乙個流向

arcview、arcgis中的演算法是單流向

多流向演算法(multiple flow direction,mfd):乙個柵格有多個方向

【方向編碼】即流向資料中dn的取值範圍,與代表的含義

【溝壑】流水匯流的地方

【匯流量】從柵格點的源頭流到該點的總匯流量

【原理】沿流向方向對各柵格處的匯流量逐步進行累加

【步驟】

對匯流累計矩陣採用一定的閾值來提取溝谷網路,大於閾值的位置賦值為1,即為溝谷網路

可進一步將柵格溝谷網路轉換為向量溝谷線檔案

【閾值的設定】以實驗目的為導向

【思考】通過不同的閾值,可以提取出不同級別的匯流網路

閾值設定的越小–>河谷網就提取的越多–>很小支的很窄的河流都會被提取出來

閾值設定的越大–>提取的河谷網就會越小–>只能提取到規模較大的河谷

【方法】

確定你的實驗目的–>根據你的實驗目的來確定你要提取的精度,將要提取到什麼程度,至少什麼規模的河流你要提取出來

設定乙個值,進行提取–>檢視結果,和你的預期相比較,若你想提取的部分沒有提取出來–>閾值設定的小一點,再提取–>反覆試驗,確定閾值

河流的分級方法有兩種

具體:具體步驟

【原理】可由流域出口點開始,逐步對鄰域內其他8個柵格流向的反方向進行追蹤

直到追蹤至流域邊界柵格(不被鄰域內任何柵格所指向)

【例子】從出水口一直往上找,直到找到邊界

粉紅色的格仔a是出水口

流進a的格仔有黃色的格仔b

流進b的格仔有綠色的格仔c

流進c的格仔有紫色的格仔d

流進d的格仔有藍色的格仔e

以此往復,找出了該出水口所在的流域(格仔abcde)

具體步驟

【坡長重要性】影響水流的速度,影響地面土壤侵蝕的速度

【水流的速度】一方面取決於坡陡不陡,另一方面看坡長與不長:坡很長–>乙個物體就不斷加速,動量很足

【坡長分析】分為上坡長、下坡長

某一點的【上坡長】:該點沿流向的反方向至流域邊界的最大距離

這一點一直上溯到水流的起始點,這段長度稱之為上坡長

某一點的【下坡長】:沿水流方向到達流域出口點的距離

【步驟】dem–>窪地填充–>流向提取–>提取坡長

【上坡長資料的dn值】

dn=0:即山脊,分水的地方

dn=14:到源頭有14個距離(單位可能是柵格個數,可能是m等)

dn的意義:乙個水滴在源頭開始流動,到我這裡要多少個距離

【經驗】

可以根據上坡長提取山脊線,而山谷線怎麼提取呢?

提取山谷線:上坡長可以提取山脊線–>將dem進行乙個取反:取乙個最大值max,將sub=max-dem–>在sub中提取山谷線,即是山谷線

【下坡長的dn值的意義】dn值越大,表示與出口越遠

【應用】幫助**洪峰的到來時間

相對於上坡長,下坡長的變化較為平緩,通過某一點的下坡長可以判斷其水流到達河流交匯點的時間,以幫助**洪峰的到來時間

模擬在上游的水流下,流到出水口,計算每單位時間流下的水量–>可以得到降水量表

模擬結果:

【缺點】沒有考慮很多邊界條件

均勻的降雨

雨水有沒有下滲

有沒有阻強

【思考1】降水只是在北邊下了,降雨帶從北向南推移。洪峰曲線的峰是向後移了,還是向前提了?

【結果】洪峰推後了,但是洪峰的值大了

【原因】降雨帶遠離出水口,統計洪峰曲線是在出水口統計的,下了很久的雨,但是有沒有流到出水口呢?沒有

【思考2】降雨帶從南向北移動

【結果】

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