本文導(dǎo)讀

　　本章導(dǎo)讀：雖然前面已經(jīng)有章節(jié)論述過書庫庫容計算arcgis如何計算橢球面積，但在這里筆者還是需要對整個流程做系統(tǒng)的描述。這部分內(nèi)容屬于水分分析的進階部分，不再停留在基礎(chǔ)的河流、流域提取，而是借助前面的這些基礎(chǔ)的原理和操作，使用更多的ArcGIS工具進行輔助分析。

　　庫容和淹沒區(qū)計算的基本流程

　　要計算庫容就必須先計算出該集水區(qū)面積，并且通過不同的水位計算出淹沒區(qū)，并利用淹沒區(qū)去裁剪DEM數(shù)據(jù)，將水面與下墊面的體積計算出來，這就是水庫的庫容。由于有了前面的基礎(chǔ)，這里就不將所有的分析流程都列出來了，只列出關(guān)鍵部分，如下圖所示

　　這里需要用到的水庫出水口，水庫的壩口位置或者是水文站位置，其水位高度一般是通過水文站讀取出來或者認為設(shè)定一個具體的數(shù)值。利用分水嶺工具提取的集水區(qū)，就是這里的庫區(qū)，而通過條件函數(shù)設(shè)定了水面高度之后提取低于水面高程的柵格數(shù)據(jù)，這就是所謂的淹沒區(qū)。淹沒區(qū)與下墊面之間的體積就是庫容。

　　裁剪庫區(qū)的DEM數(shù)據(jù)

　　為什么要利用集水區(qū)（庫區(qū)）的面去裁剪DEM。這樣做的原因是在下一步使用條件函數(shù)去過濾DEM一定高度的像元時可以剔除掉不相關(guān)的數(shù)據(jù)。這部分是非常重要的。 裁剪工具使用的是柵格工具箱里面的裁剪工具，其裁剪的時候需要特別注意的是要根據(jù)集水區(qū)的邊界進行裁剪，不然的話默認只會將集水區(qū)的外矩形邊框范圍裁剪出來。其設(shè)置如下圖所示

　　必須勾選上“使用輸入要素裁剪幾何”這個選項。

　　庫容計算核心工具

　　有了前面的集水區(qū)分析得出庫區(qū)范圍，后面的計算就可以完全交給條件函數(shù)工具去做了。條件函數(shù)可以根據(jù)一定的高程值對DEM進行過濾，及所謂的淹沒區(qū)計算。如下圖所示

　　提取出淹沒區(qū)的DEM之后，關(guān)鍵部分是使用DEM數(shù)據(jù)進行體積的計算。在ArcGIS 3D擴展模塊中有一個名為表面體積的計算工具，可以計算DEM數(shù)據(jù)某一平面以下或以上的體積。在這個場景下當然是使用高程以下的體積了。如下圖所示

　　庫容和淹沒區(qū)計算的建模流程

　　以下是在ArcGIS Modelbuilder 中建模的流程

　　筆者已經(jīng)將水面的高度作為參數(shù)進行建模，在實際操作過程中可以進行調(diào)整，這樣就比較方便了。如下圖所示

　　其最終分析的結(jié)果會生成一個報告文件，計算出水庫的庫容及水面面積，并且在地圖上加載集水區(qū)和淹沒區(qū)，如下圖所示

　　總結(jié)：庫容和淹沒區(qū)的計算是對水文分析工具和ArcGIS工具的綜合運用，沒有水文分析計算出集水區(qū)范圍，光有體積計算工具是沒有任何作用的?？梢钥吹?，解決實際問題都是需要對所學(xué)的知識進行綜合運用。

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　　導(dǎo)讀：這里的流域是一個自然概念，而不是行政概念，或者稱之為集水區(qū)更加合理一些。在流域提取中，其過程都是先定義河流然后才能通過河流定義流域。其中流域的提取采用的是分水嶺工具。

　　流域提取過程同樣是在河流提取的基礎(chǔ)上進行，其流域定義部分歸根到底還是在河流定義部分，也就是使用正確的閾值進行設(shè)置。其基本流程如下

　　其不一樣的地方是完成了河流鏈接之后，使用分水嶺工具進行提取，其結(jié)果可以使用柵格轉(zhuǎn)面工具將其轉(zhuǎn)換為矢量面要素。

　　分水嶺工具

　　如果對該區(qū)域進行整體的提取，那么使用分水嶺工具針對河流鏈接的柵格結(jié)果就可以完成。但一般很少這樣做，因為大多數(shù)時候流域的劃分已經(jīng)完成，除非需要做一些中小河流的研究才會對該區(qū)域進行中小流域的提取。 下面是分水嶺工具的設(shè)置

　　通過提示可以看到其參數(shù)分為流向柵格和 “輸入柵格數(shù)據(jù)或要素傾瀉點數(shù)據(jù)” ，第二個參數(shù)描述比較難懂，其實它是分為兩部分，第一部分為輸入柵格數(shù)據(jù)，一般指的是柵格河流數(shù)據(jù)，也就是使用條件函數(shù)設(shè)置好閾值的數(shù)據(jù)；另一部分就是傾瀉點數(shù)據(jù)，它可以是一個點狀的柵格數(shù)據(jù)或者點狀的要素數(shù)據(jù)，在實際應(yīng)用中指的就是斷面數(shù)據(jù)，或者就是站點。 如果采用的是某個站點或者某幾個站點進行輸入，那么得出的就是該站點對應(yīng)的集水區(qū)。其意義就在于該集水區(qū)就是影響該水文站點數(shù)據(jù)范圍，只要在該集水區(qū)內(nèi)的所有自然和人類活動都會直接影響該站點的數(shù)據(jù)。

　　采用站點數(shù)據(jù)作為傾瀉點去提取流域的情況，站點位置與DEM傾瀉點位置不一致，在生成集水區(qū)的時產(chǎn)生大量的“碎片”，這些碎片有的會遠遠小于集水區(qū)。這是由于站點的矢量數(shù)據(jù)與DEM數(shù)據(jù)不一致造成的。

　　要解決的這個問題，就必須使用【捕捉傾瀉點】工具對站點做一些傾瀉點的捕捉，這樣就可以將站點范圍內(nèi)最近的流量最大的像元捕獲到。這個捕獲到的像元才是真正集水區(qū)的出水口。

　　流域提取的建模過程

　　流域提取的建模過程大概如下

　　再來看最終運行的結(jié)果，如下圖

　　總結(jié)：流域提取一般分為區(qū)域內(nèi)流域的定義提取和站點對應(yīng)的集水區(qū)提取，這對研究區(qū)域水文變化有非常大的作用。在流域或集水區(qū)范圍內(nèi)的一切變化，都可能影響到河流對應(yīng)的斷面數(shù)據(jù)。

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