arcgis里dem填洼_ArcGIS水文分析实战教程（4）地形预处理

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ArcGIS水文分析实战教程(4)地形预处理
本章导读：ArcGIS的水文分析工具是基于DEM进行地表水流动的模拟，其本身不涉及到精确数值的水流流量。在形成径流的过程中考虑的全是地形因素，D8单流向算法决定了其必须针对无凹陷的DEM数据才能正确的分析出结果。在上一章中笔者已经就如何制作适合于ArcGIS水文分析的DEM数据。在本章中笔者将会介绍如何针对已有的DEM进行预处理，制作出适合水文分析的无凹陷DEM数据。BY 李远祥
在ArcGIS原生的水文分析工具中包含两个常用的地形分析工具：汇、填洼。
汇
什么是汇？ArcGIS的是根据其D8算法来解释了。在第二章《ArcGIS水文分析实战教程(2)ArcGIS水文分析工具的基本原理》是笔者不厌其烦的解释过。
汇是指流向栅格中流向无法被赋予八个有效值之一的一个或一组空间连接像元。汇被视为具有未定义的流向，并被赋予等于其可能方向总和的值。例如，如果最陡下落及其产生的流向都是向右 (1) 和向左 (16)，则会分配值 17 作为该像元的流向。
在介绍ArcGIS流向分析算法的时候那个流向九宫格其定义是2的n次方，所以，通过汇的计算之后形成的栅格数据，可以通过其值反演出汇所在的方位。对于分析人员来说没什么作用，但对于后续编写程序的人员去改进水文分析是非常重要的。
下面这一段也是ArcGIS帮助的描述：
导致高程数据中出现汇的最常见原因是数据内存在错误。采样效果和将高程取舍为整数通常是产生此类错误的原因。除了在冰川和卡斯特地貌区，在像元大小为 10 米或更大的高程数据中出现自然产生的汇极其罕见 (Mark 1988)，通常可将其视为错误。随着像元大小的增大，数据集中的汇数通常也随之增多。
这一段话中包含了非常大的信息量：
产生汇的主要原因之一就是DEM数据制作的时候采样效果和高程值设置为整数时导致的。这就是笔者在上一章中详细介绍制作适合于水文分析的DEM的原因。有些参数的设置在测绘行业上生成DEM基本上是无所谓的，但对水文分析来说就非常重要的。如果还有一些疑问，可以翻看上一章《ArcGIS水文分析实战教程(3)DEM数据准备》。如果能在DEM制作一环上已经对DEM数据进行控制，那是效果最好的。
冰川和喀斯特地形不适合使用ArcGIS水文分析。这主要是D8算法的原因。
像元大小小于10米的DEM数据很少自然产生汇。如果这种精度的数据都产生了汇，一定要检查这些汇是不是在现实中存在，通过叠加一些地形数据可以对比查看。否则就是数据中存在一些致命的错误。
像元大小增大，汇也随之增加。所以精度太差的数据其实是不适合于做小河流或小流域的分析，因为汇的大量存在基本上上会导致一部分的径流断流，由于汇入大江大河的径流会比较多，所以，针对一定级别的河流，还是具有参考价值。
以下是汇的剖面图
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由于汇的地势都低于周边8个区域，所以水流都会汇入其中，导致径流最终断流。但现实中就算出现一些小的洼地，只要降水充足，这些洼地都会被填平，填满后径流将会继续往外流出。所以，D8算法就是假设有无限的降水，雨水不断的在地表形成径流。
填洼
填平汇的过程就是填洼。ArcGIS中的填洼工具，使用与焦点流、流向、汇、分水岭和区域填充等工具等效的功能来定位和填充汇。该工具的执行过程会进行迭代，直到指定 z 限制内的所有汇均填充完毕。在填充汇的同时，可能会在填充区域的边界处创建其他汇，这些汇将在下个迭代中移除。
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关于填洼工具，ArcGIS的帮助说明不算清楚。大概的原理还是基本说清楚的，就是将凹陷处填平。这个过程是一个迭代的过程，就是不断的检测汇周边的像元，填充完之后再次检查，知道指定的Z值限制内所有的汇填充完成。但关于Z值，很多人不清楚其原理。
接下来看看填洼工具的一些参数，如下图
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填洼工具必填的两个参数，其一是DEM，这个DEM有可能是原始的DEM，还有可能是经过填洼之后还发现汇的DEM(也就是n次填洼后的DEM)，其二是输出的路径。关于Z值限制，是个可选项，估计大部分人都看不懂这个可选项到底代表什么意思，到底怎么设置。这个Z值限制在下面再做