ArcGIS流域DEM、坡度、坡向图的制作

        近年来，随着遥感技术的飞速发展，ArcGIS在环境科学，生态学，水文水资源，环境规划等学科都能看到其身影。它已然渗透到各行各业。然而，考虑到学科差异性，某些专业对ArcGIS只需要满足基本需求。基于此，本文提出利用ArcGIS 利用水文分析制作流域地形图，坡度图，坡向图，为初步入门环境、水文方向提供一定的参考。

一、流域DEM提取

1、数据获取：数字高程模型（DEM）来源于地理空间数据云，（http://www.gscloud.cn/），该数据库可以经过注册后免费下载30m和90m的DEM，数据具体下载如下：

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    在输入范围的时候，数据库提供了两种检索方式：（1）：根据行政区域检索；（2）：根据研究区域的外接矩形（只需要输入研究区的东、西、南、北的四个坐标形成的经纬度范围。

2. DEM提取：将搜索后的DEM进行下载，加载到ArcGIS中，File—Add Data-Add data。

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接下来，进行流域DEM的提取。具体操作步骤如下：

（1）DEM的填洼（Fill）

由于原始DEM由于栅格数据的经度会对原始地形出现凹陷区域，会影响流域的水流方向，进行影响流域的水系。所以为得到正确的水流方向，需要进行填挖操作。

ArcGIS步骤：Arc Toolbox---Spatial Analyst Tools—Hydrology—Fill，将得到的无洼地DEM命名为fill_jrb.tif ，得到无洼地的DEM如下所:

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2）水流流向分析（Flow Direction）

    基于上述无洼地的DEM进行流向分析，采用的是D8算法，即按照栅格最大坡度的方向就是水流方向，具体可以参考相关文献。            ArcGIS步骤：Arc Toolbox---Spatial Analyst Tools—Hydrology—Flow Direction，将步骤（1）得到fill_jrb.tif输入，得到的流向文件命名为FlowDir_fill.tif，得到水流流向图如下所示：

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（3）计算汇流累积量（Flow Accumulation）

ArcGIS步骤：Arc Toolbox---Spatial Analyst Tools—Hydrology—Flow Accumulation，将步骤（2）得到flowdir_jrb.tif输入，得到的汇流累积文件命名为FlowAcc _jrb.tif，如下所示：

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（4）河网提取（Flow Accumulation）

ArcGIS步骤：Arc Toolbox---Spatial Analyst Tools—Map Algebra—Raster Calculator，使用条件函数Con条件分析，将上述汇流累积量（FlowAcc _jrb.tif）作为目标函数，对其进行河网提取，如下所示：

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（5）河网矢量化（Stream To Feature）

ArcGIS步骤：Arc Toolbox---Spatial Analyst Tools—Hydrology—Stream To Feature，将上述栅格汇流累积量（FlowAcc _jrb.tif）转为矢量河网，如下所示：

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（6）提取流域DEM（重要）

在最后，到了提取目标流域的过程了，首先，指定流域倾泻点（Pour Point），一般该点为水文径流控制站点，也称为流域出口点。首先，建立一个“点矢量文件”，再使用Watershed操作进行提取流域DEM，如下所示：

1) 指定流域倾泻点：Catalog-在目标文件夹中右键-New-Shapefile，建立一个点Point.shp，在矢量河网中指定其位置，如下。

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2). 目标流域范围提取： ArcGIS步骤：Arc Toolbox---Spatial Analyst Tools—Hydrology—Watershed

  将前文获取的水流流向文件和流域出口点对应输入，就可以得到流域的范围，如下：

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（7）流域DEM的提取与出图

ArcGIS步骤：Arc Toolbox---Spatial Analyst Tools—Extraction—Extract By Mask，可以对流域进行提取，如下：

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二、流域坡度、坡向提取

根据第一节对已经提取出流域DEM，再进行坡度和坡向提取。

坡度：ArcGIS步骤为Arc Toolbox— 3D Analyst Tools—Raster Surface—Slope，可以对流域坡度进行提取，如下：

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坡向：ArcGIS步骤为Arc Toolbox— 3D Analyst Tools—Raster Surface—Aspect，可以对流域坡向进行提取，如下：

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    致谢：非常感谢“地理空间数据云”提供的原始的数字高程数据（SRTMDEMUTM 90M 分辨率数字高程数据产品）

  希望大家一起交流关于GIS有关的知识。