gis 水务地理信息系统 开发架构 基于gis的水系研究方法

1、前言

此前已经发表过一篇名为《ENVI提取水系并进行生态敏感性分析》的随笔，这篇是用ArcGIS进行水系提取，与前者的区别是上篇一般是对遥感影像进行处理，准确性较高；这篇是讲在没有遥感影像的情况下，用DEM进行水系的提取，一般与实际水系有差别，准确性较低。但是在某些研究中用途也不少，尤其是涉及河网分级、盆域分析、淹没分析等，具有一定的基础性。

2、问题

根据提供的数字高程模型，完成以下操作：

（1）计算“vegetation”图层范围内的坡度、坡向；

（2）提取“vegetation”图层范围内的河流线数据（不考虑图层范围外部的影响，汇流临界值为1000）；

（3）在“vegetation”图层范围内，计算每个栅格到最近河流栅格的直线距离值；

（4）地形、植被、水体方面的生态因子及其对该地区的敏感性等级见表1和表2。请根据表1中各因子权重值，加权计算该区域的生态敏感性信息，并按照表3的敏感性等级分类方法，绘制该地区的生态敏感性等级分布专题图。

 

3、思路

空间数据分析中，首先使用【按掩膜提取】工具，提取vegetation数据的dem；然后使用【坡度】【坡向】工具，计算以vegetation为范围的坡度与坡向；使用【水文分析】中的【填洼】、【流向】、【流量】工具提取河流数据，并进一步使用【栅格计算器】工具计算汇流；下一步使用【栅格计算器】工具，根据表1中各因子权重值，加权计算该区域的生态敏感性信息；最后进行专题图制作，根据要求绘制该地区的生态敏感性等级分布专题图。

 

4、具体步骤

4.1 计算坡度坡向

（1）使用【ArcToolbox】【Spatial Analyst工具】【提取分析】【按掩膜提取】提取“dem”，提取范围为“vegetation”图层范围。设置如图4.1.1。结果如图4.1.2。

 

图4.1.1 按掩膜提取

 

   

图4.1.2 提取结果DEM_veg

（2）使用【ArcToolbox】【Spatial Analyst工具】【表面分析】【坡度】工具计算坡度。设置如图4.1.3。结果如图4.1.4。

 

图4.1.3 坡度

   

 

图4.1.4 坡度计算结果

（2）使用【ArcToolbox】【Spatial Analyst工具】【表面分析】【坡向】工具计算坡度。设置如图4.1.5。结果如图4.1.6。

 

图4.1.5 坡向

 

   

图4.1.6 坡向计算结果

4.2 提取河流线数据

（1）使用【ArcToolbox】【Spatial Analyst工具】【水文分析】【填洼】对“DEM_veg”进行填洼处理。设置如图4.2.1。结果图如4.2.2。

 

图4.2.1 填洼

  

 

图4.2.2 填洼结果

（2）使用【ArcToolbox】【Spatial Analyst工具】【水文分析】【流向】对“Fill_DEM_veg1”进行流向计算。设置如图4.2.3。结果图如4.2.4。

 

图4.2.3 流向

  

 

图4.2.4 流向计算结果

（2）使用【ArcToolbox】【Spatial Analyst工具】【水文分析】【流量】对“Fill_DEM_veg1”进行流量计算。设置如图4.2.5。结果图如4.2.6。

 

图4.2.5 流量

 

    

图4.2.5 流量计算结果

 

（2）使用【ArcToolbox】【Spatial Analyst工具】【地图代数】【栅格计算器】对“FlowAcc_Flow1”提取河流。输入公式为：Con("FlowAcc_Flow1"  >=1000 ,1,0)。设置如图4.2.7。结果图如4.2.8。

 

 

图4.2.7 栅格计算器

 

  

图4.2.8 河流

4.3 栅格到最近河流的直线距离值

（1）使用【ArcToolbox】【Spatial Analyst工具】【距离分析】【欧氏距离】。设置如图4.3.1。结果图4.3.2。

 

图4.3.1 欧式距离

   

 

图4.3.2 每个栅格到最近河流栅格的直线距离值

4.4 敏感性分析

（1）使用【ArcToolbox】【Spatial Analyst工具】【重分类】【重分类】对坡度数据“Slope_DEM_ve1”根据敏感性进行重分类。设置如图4.4.1。结果如图4.4.2。

 

图4.4.1 坡度重分类

 

    

图4.4.2 坡度重分类结果

（2）使用【ArcToolbox】【Spatial Analyst工具】【重分类】【重分类】对高程数据“DEM_ve1”根据敏感性进行重分类。设置如图4.4.3。结果如图4.4.4。

 

图4.4.3 高程重分类

 

    

图4.4.4 高程重分类结果

（3）使用【ArcToolbox】【Spatial Analyst工具】【重分类】【重分类】对坡向数据“Aspect_DEM_v1”根据敏感性进行重分类。设置如图4.4.5。结果如图4.4.6。

 

图4.4.5 坡向重分类

 

    

图4.4.6 坡向重分类结果

（4）使用【ArcToolbox】【Spatial Analyst工具】【重分类】【重分类】对植被数据“vegetation.tif”根据敏感性进行重分类。设置如图4.4.7。结果如图4.4.8。

 

图4.4.7 植被重分类

    

 

图4.4.8 植被重分类结果

（5）使用【ArcToolbox】【Spatial Analyst工具】【重分类】【重分类】对水系数据“river”根据敏感性进行重分类。设置如图4.4.9。结果如图4.4.10。

 

图4.4.9 水系重分类

 

   

图4.4.10 水系重分类结果

（6）用【ArcToolbox】【Spatial Analyst工具】【重分类】【重分类】将栅格到最近河流的直线距离值“EucDist_rive” 根据敏感性进行重分类。设置如图4.4.11结果如图4.4.12。

 

图4.4.11 欧氏距离重分类

 

    

图4.4.12 河流缓冲区分类结果

（7）用【ArcToolbox】【Spatial Analyst工具】【地图代数】【栅格计算器】将以上重分类结果进行权重计算。设置如图4.4.13结果如图4.4.14。

 

图4.4.13 栅格计算器

 

  

图4.4.14 栅格计算结果

（8）用【ArcToolbox】【Spatial Analyst工具】【重分类】【重分类】将敏感性数据 “rastercalc3” 根据敏感性进行重分类。设置如图4.4.15结果如图4.4.16。

 

图4.4.15 敏感性重分类

  

 

图4.4.16 敏感性分类结果