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ArcGIS高级应用期末论文-基于不同分辨率的河北省DEM流域提取分析.doc
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2023-06-29
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ArcGIS高级应用期末论文-基于不同分辨率的河北省DEM流域提取分析.doc
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ArcGIS 高级应用期末论文
基于不同分辨率的 DEM 河网和流域提取分析
摘要:研究以河北省滦河流域为研究区。采用 30 米和 90 米不同分辨率的 DEM
作为基本的地形数据,应用 ESRI 公司开发的 ARCGIS 地理信息系统软件进行河网
和流域特征的提取。主要有 DEM 预处理、河网的提取、流域提取。经分析得到了
研究区域不同分辨率下的河网特征以及流域特征信息。
关键词:水平分辨率,栅格 DEM,河网,流域水系提取
Extraction and analysis of DEM River Network and Watershed
based on the different resolution
Abstract:The study area is the Luanhe River that located in
Hebei Province. The 30 and 90 meters of different resolution
DEM as the basic topographic data,The study apply for the
software of ESRI ArcGIS geographic information system for the
extraction of river network and watershed characteristics.
The study mainly includes DEM pretreatment, extraction of river
network and extraction of watershed.The results were got with
the regional characteristics of river network and watershed
基于不同分辨率的 DEM 河网和流域提取分析
- 2 -
feature information through the analysis to different
resolution DEM.
Key Words: Horizontal resolution ,Raster Digital Elevation
Model( Raster DEM),River Network,Drainage Area Water System Extracting
1.引言
大数据时代,数据越来越多,特别是遥感数据,更是海量数据,而这些数据中,
数字高程模型(DEM)越来越多地被应用到流域地形分析,进行流域水文模拟研
究。DEM 一般有三种数据类型:栅格型、不规则三角网(TIN)和等高线,其中
栅格型DEM由于数据结构简单,易于存储,计算处理简单有效,在水文领域得
到普遍应用
[1]
。DEM 在一定分辨率下,反应地势高低在空间的分布特征,根据
某一地区的地势地貌状况和相应的算法,就可以提取出 DEM 所处的地理空间范围
内的流域水系特征。本文采用 ArcGIS 的水文
分析模块(Hydrology Model),对不同分辨率
的 DEM 进行流域特征提取,并探讨不同分辨率
的栅格 DEM 对流域特征提取的影响。
2.研究区概况
选取河北省的第二大水系滦河水系流域
进行分析。流域位于东经 115°30′-118°
45′和北纬 39°10′-42°40′。流域南北
长 500 公里,流域面积 4480 平方公里。其中
山地 4407 平方公里,平原 810 平方公里。整
个流域西北高,东南低。滦河上游发源地为
坝上高原。平均海拔 1200-1500 米,相对高度
200 米左右,低洼处为碟形洼地,滦河流过坝上高原后,进入冀北山地丘陵区,
图1研究区图示
基于不同分辨率的 DEM 河网和流域提取分析
- 3 -
海拔 1300-1500 米,岭谷高差 500-800 米,坡陡流急,河流下切强烈,地表破碎,
黄土分布广。中游主要流经燕山山地,海拔 800-1200 米,向南逐渐降到 200-500
米,包括中、低山、丘陵及盆地等地貌类型。下游主要流经平原,海拔大部分在 20
米以下,地表平坦,河谷宽浅,曲流发育。
3.研究方法与步骤
3.1 数据来源
DEM 数据为地理空间数据云网站下载数据:
30 米 DEM 为 GDEMDEM 30M 分辨率数字高程数据,垂直精度 20 米,水平精度
30 米,研究区域行列号为 12134×13847;
90 米 DEM 为 UTM_SRTM90 米分辨率数字高程原始数据,由美国太空总署
(NASA)和国防部国家测绘局(NIMA)联合测量,研究区域行列号为 3797×
4364。
矢量数据为我国四级和五级河流,经过裁切得到滦河流域矢量河网。
3.2 ArcGIS 的水文分析方法
ArcGIS 作为提取研究地流域划分、水流网络的重要工具,提供了一种描绘
地表物理特性的水文分析方法,它以数字高程模型( DEM)作为数据来源在对排水
系统进行分析后定量描绘该系统。在描述这些过程是有先后顺序的。当描述流域
或渠道网络时,根据输入数据的特性某些步骤是必需的,某些是可选择的。水流通
过地表通常是流向最陡的方向,一旦水流流向被确定下来,就可算出有多少网格
的水流流入给定的网格。这一信息将决定流域边界和水流网络。ArcGIS 中水文
分析是以 Jensen 与 Dominique( 1988)年提出的算法为依据进行计算。图 2 的图
简要说明从 DEM 中提取水文信息的步骤
[5]
。
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