9.4 Hydrological Model 河流是重要的生态基础设施，起着物质运输、能量流动和生命涵养等重要作用。在水体污染事件频发的今天，水文分析在环境领域的研究与决策中扮演者越来越重要的角色。 DEM 是描述地球表面地形地貌信息空间分布的有序数值阵列，是对地球表面地形地貌的一种离散的数字表达。一般可以认为，DEM 是以数字的形式按一定的结构组织在一起，表示实际地形特征空间分布的数字模型，也是地形形态和地貌起伏的数字描述。DEM 是进行河网提取和水文分析的一个有效数据源，借助相应的GIS 软件，根据邻近栅格高程的对比，可以有效提取 DEM 中各个栅格的流向，进而获得汇流累积量矩阵，从而提取河网。 水文分析是DEM 数字地形分析的一个重要方面，基于 DEM 的水文分析的主要功能是利用 DEM 提取数字水系的流域范围、提取河流网络以及支流对应的汇流区间、进行河网的分级等。本节主要介绍 ArcGIS 水文分析模块的应用以及ArcGIS Model Builder流程化的数据处理方式。 9.4.2 无洼地 DEM 的生成与水流方向的提取 数字高程模型(DEM)是以有序数值阵列来对地形表面的真实模拟。但由于 DEM的误差和一些特殊地貌形态的存在，使得 DEM 表面存在一些凹陷区域。在进行DEM 水文分析时，应当先对这些凹陷区域进行填充，否则将得不到合理的水流方向，进而提取出错误的河网。 利用 ArcToolBox 中的[Spatial Analyst Tools]-[Hydrology]-[Fill]工具对 DEM 数据进行填充，输入栅格数据为 DEM，输出栅格为 Fill_dem，对于 Z Limit 不予填写，即系统默认不设阈值，所有的洼地都将被填平。 对于 DEM 中的某一个格网，水流方向表征的是该格网表面的降水受重力作用在地形表面约束下的离开该格网的方向，ArcGIS 中默认的水流方向处理算法是D8 算法。 图9.1 填洼后的结果 如图 9.2 所示，将被处理的格网点 X 同其最邻近的8 个格网点之间的坡降进行比较，被处理格网点中心与相邻 8 个格网点中，落差最大的一个格网点中心之间的连线方向，定义为被处理格网点的水流方向，并且规定，一个格网点的水流方向用一个特征码表示。8 个方向赋予不同的代码，每个格网有一个2 (0 ,1 ,...,7 )n n 的数值，代表它流向相邻格网的方向。 图9.2 D8算法示意图 利用ArcToolBox 中的[Spatial Analyst Tools]-[Hydrology]-[Flow Direction]来计算已经填洼的 DEM 的各个栅格的流向，输入栅格数据为 Fill_dem，输出...
