河谷网络及沟壑密度的提取

1.概述：

沟壑密度是描述地面被水道切割破碎程度的一个指标，沟壑密度越大、地面越破碎、地表物质稳定性越低、易形成地表径流、土壤侵蚀越重。因此沟壑密度的提取有助于帮助我们了解地形特征及水土流失监测。
沟壑密度的计算方法是单位面积内沟壑的总长度，单位为公里/平方公里。

2.基础操作步骤介绍：

2.1 河谷网络的提取：

• 选择【系统工具箱→Spatial Analyst Tools→水文分析→填洼】工具，得到无洼地的DEM数据。

• 选择【系统工具箱→Spatial Analyst Tools→水文分析→流向】工具，计算得到基于无洼地的水流方向数据层FlowDir。

• 选择【系统工具箱→Spatial Analyst Tools→水文分析→流量】工具，计算得到汇流累积数据层FlowAcc。

• 选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→地图代数→栅格计算器】工具，生成栅格河网数据层Stream_Net，此时需设置一个汇流累积阈值。

• 选择【系统工具箱→Spatial Analysis Tools→地图代数→栅格河网矢量化】工具，将上一步得到的栅格河网数据矢量化数据层Streams。

• 因为基于DEM的河网提取采用的是最大坡降的方法，因此在平底区域如谷底等地方的水流方向是随机的，容易产生一些平行状河流，也被称为伪沟谷。因此需要对上一步得到的河网数据矢量化数据层Streams进行编辑操作，删除区域边缘的一些很短的河谷要素以及内部平行状的河谷，将这些伪河谷删除之后保存。

河谷网络提取的详细步骤介绍可以参考水文分析——无洼地DEM生成和水文分析——河网分析这两篇文章。

2.2 沟壑密度的计算：

• 打开河网数据矢量化数据层Streams的属性表，在属性字段Length上单击右键，在弹出的菜单中选择【统计】命令，进行该字段下属性值的统计分析，得到沟壑总长度值。

• 在图层管理器窗口右键单击原始DEM数据层，在弹出的菜单中选择【属性】命令，在属性对话框中切换到【源】选型卡，查看栅格数据的行、列数及栅格分辨率，这样就可以计算研究区域的面积值。

• 得到研究区域的沟壑总长度以及面积后，也就得到了沟壑密度值。

Reference：
《ArcGIS10地理信息系统空间分析实验教程（第二版）》