ArcGIS水文分析實戰教程(15)庫容和淹沒區計算


庫容和淹沒區計算 的基本流程

要計算庫容就必須先計算出該集水區面積,並且通過不同的水位計算出淹沒區,並利用淹沒區去裁剪DEM數據,將水面與下墊面的體積計算出來,這就是水庫的庫容。由於有了前面的基礎,這里就不將所有的分析流程都列出來了,只列出關鍵部分,如下圖所示

庫容計算流程

這里需要用到的水庫出水口,水庫的壩口位置或者是水文站位置,其水位高度一般是通過水文站讀取出來或者認為設定一個具體的數值。利用分水嶺工具提取的集水區,就是這里的庫區,而通過條件函數設定了水面高度之后提取低於水面高程的柵格數據,這就是所謂的淹沒區。淹沒區與下墊面之間的體積就是庫容。

裁剪庫區的DEM數據

為什么要利用集水區(庫區)的面去裁剪DEM。這樣做的原因是在下一步使用條件函數去過濾DEM一定高度的像元時可以剔除掉不相關的數據。這部分是非常重要的。 
裁剪工具使用的是柵格工具箱里面的裁剪工具,其裁剪的時候需要特別注意的是要根據集水區的邊界進行裁剪,不然的話默認只會將集水區的外矩形邊框范圍裁剪出來。其設置如下圖所示

裁剪工具的參數設置

必須勾選上“使用輸入要素裁剪幾何”這個選項。

庫容計算核心工具

有了前面的集水區分析得出庫區范圍,后面的計算就可以完全交給條件函數工具去做了。條件函數可以根據一定的高程值對DEM進行過濾,及所謂的淹沒區計算。如下圖所示

使用條件函數進行淹沒區計算

提取出淹沒區的DEM之后,關鍵部分是使用DEM數據進行體積的計算。在ArcGIS 3D擴展模塊中有一個名為表面體積的計算工具,可以計算DEM數據某一平面以下或以上的體積。在這個場景下當然是使用高程以下的體積了。如下圖所示

利用表面體積工具計算庫容

庫容和淹沒區計算的建模流程

以下是在ArcGIS Modelbuilder 中建模的流程

庫容和淹沒區建模流程

筆者已經將水面的高度作為參數進行建模,在實際操作過程中可以進行調整,這樣就比較方便了。如下圖所示 
工具調用的界面

其最終分析的結果會生成一個報告文件,計算出水庫的庫容及水面面積,並且在地圖上加載集水區和淹沒區,如下圖所示板面的做法

庫容計算結果

總結

庫容和淹沒區的計算是對水文分析工具和ArcGIS工具的綜合運用,沒有水文分析計算出集水區范圍,光有體積計算工具是沒有任何作用的。可以看到,解決實際問題都是需要對所學的知識進行綜合運用。


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