ArcGIS水系分析：无洼地DEM流向提取与流域分割

本文主要探讨的是如何利用ArcGIS进行无洼地DEM（数字高程模型）的流向计算，从而实现水文分析。水文分析是地理信息系统（GIS）在地表水文学中的关键应用，它通过DEM数据来模拟和理解地表水的运动过程，包括集水流域的划分、水流方向、汇流累积量、水流长度、河流网络结构以及流域分割等。 首先，文章简要介绍了水文分析的基本概念，它旨在解决与地表水流相关的自然现象，如洪水预测等问题。水文分析的基础是对DEM进行处理，从中提取出水流方向和相关参数，这有助于构建径流模型，重现水流流动的过程。 接着，文章重点介绍了ArcHydro数据模型，这是由ESRI和得克萨斯大学水资源研究中心合作开发的高级GIS工具。ArcHydro模型结合了GIS的空间信息处理能力和水文学的专业知识，包含五个核心对象模型：Drainage（汇流）、Hydrography（水文地形）、Channel（河道）、Network（水文网络）和TimeSeries（时间序列）。这些模型分别代表了汇流区域的特征、地表水系的图形信息、河流整体特征及连通性、具体的河道元素，以及时间和空间动态数据的整合。 1. Drainage模型负责表示地形地貌中的河谷线、分水线和汇流区等特征，这些是水流汇集和分布的基础。 2. Hydrography模型提供地表水系的详细底图，包括河流、湖泊和其他水体，以及可能影响水流的设施信息。 3. Network模型则关注河流网络的全局结构，确保水流能够顺畅流动。 4. Channel模型专注于河道要素，如河床形状和宽度，对于水流的形态和流速至关重要。 在无洼地DEM的处理中，首先要生成无洼地数据，这通常通过填充洼地或平滑地形来实现，确保水流可以自由流动。之后，通过计算汇流累积量和水流长度，我们可以了解水体在特定区域内流动的规模和距离。河网的提取则是将这些水流连接起来，形成一个完整的水文网络。最后，通过流域分割功能，可以将大范围地区划分为多个独立的集水流域，便于单独分析和管理。 本文深入剖析了ArcGIS在无洼地DEM水文分析中的应用，包括数据模型的设计、数据处理方法和分析流程，这对于水资源管理和环境保护等领域具有实际操作指导意义。