资源与环境遥感实验报告.docx
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资源与环境遥感实验报告
“2+2”模式下地理信息系统专业相关学科基础课程
《资源遥感应用模型》
实
验
报
告
院系:
旅环院
班级:
11级地信
姓名:
王康
学号:
41109144
指导老师:
张福平
实验名称:
渭河河道提取(潼关段)
实验时间:
2014年3~5月
实验地点:
长安校区格物楼机房
实验目的:
通过流程化实验,运用ArcGIS水文分析模块完成河流水域的提取,从而获取渭河流域矢量边界。
将流域边界作为辅助数据,裁剪TM数据,利用水体信息提取方法完成渭河河道提取。
实验数据:
渭河流域DEM数据(源于地理空间数据云)
潼关landsat5TM数据(源于地理空间数据云)
实验内容及步骤:
1、数据准备
登录地理空间数据云(),通过新建经纬度边框,选择数据集,下载DEM和TM数据
二、数据处理
1.DEM数据
1)DEM数据拼接:
将下载好的各分区数据进行拼接,操作如下ArcToolBox|datamanagementtools【数据管理工具】|raster【栅格】|rasterdataset【栅格数据集】|mosaictonewraster【拼接为新栅格】,如下图所示:
2)河网提取
利用地表径流漫流模型,在无洼地DEM上利用最大坡降法得到栅格的水流方向;依据自然水流自高向底的规律,计算栅格在水流方向上累积栅格数,生成汇流累积量。
当汇流量达到一定值时,就会产生地表水流。
汇流累积量数据基于水流方向,而水流方向的产生又受DEM洼地的影响,因此需进行洼地填充,此过程利用水流方向数据计算出DEM数据的洼地区域,并计算洼地深度,设定阈值进行填洼。
(填洼是不断反复的过程)
(1)水流方向提取
点击Spatialanalysistool【空间分析工具】|hydrology【水文分析】|flowdirection【水流方向】,输入表面栅格数据,设置输出路径,完成流向计算。
(下降栅格率为栅格在水流方向与邻近栅格间高程差与距离的比值,以百分比形式表示,可选填)如图所示:
(2)洼地填充
洼地提取——Spatialanalysistool【空间分析工具】|hydrology【水文分析】|sink【汇】,图中深色区域为洼地,如图所示:
深色区域为洼地
洼地深度计算——Spatialanalysistool【空间分析工具】|hydrology【水文分析】|watershed【分水岭】,得到洼地贡献区域图,如图所示:
洼地贡献区域高程——Spatialanalysistool【空间分析工具】|zonal【区域分析】|zonalstatistics【区域统计】,将watershed_1为输入栅格集,wh_dem为赋值栅格集,统计类型为minimum
洼地出水口高程——Spatialanalysistool【空间分析工具】|zonal【区域分析】|zonalfill【区域填充】,设置watershed_1为输入栅格集,wh_dem为权重栅格集,输出为zonalmax
计算洼地深度——Spatialanalysistool【空间分析工具】|mapalgebra【地图代数】|rastercalculator【栅格计算器】,在编辑框中输入sinkdep=”zonalmax”-”zonalmin”,获取洼地深度数据
洼地填充——Spatialanalysistool【空间分析工具】|hydrology【水文分析】|fill填洼】
(3)水流方向二次提取
基于无洼地DEM,Spatialanalysistool【空间分析工具】|hydrology【水文分析】|flowdirection【水流方向】,操作与第一次提取相同。
(4)汇流量累积
Spatialanalysistool【空间分析工具】|hydrology【水文分析】|flowaccumulation【汇流累积】,
(5)河网生成
Spatialanalysistool【空间分析工具】|mapalgebra【地图代数】|rastercalculator【栅格计算器】,利用所确认的阈值,实验中所采用的汇流量阈值为4000
Spatialanalysistool【空间分析工具】|hydrology【水文分析】|streamtofeature【栅格河网矢量化】,提取河网
选中属性表中grad_code为1的导出数据,得到水系图
(6)流域盆地确定
Spatialanalysistool【空间分析工具】|hydrology【水文分析】|basin【盆域分析】
conversiontool【转换工具】|fromraster【从栅格】|rastertopolygon【栅格到面】,将basin盆域文件转换成矢量文件,并将所需区域提取出来即可。
2.TM数据
1)TM数据裁剪
将TM数据裁减掉边缘锯齿,打开erdas,加载所需裁剪的影像文件,点击view1的AOI,选择多边形面工具,描出影像文件的轮廓。
选择dataprep【数据预处理】|subsetimage【裁剪图像】,设置完路径后,点击AOI,选择viewer
AOI|viewer
多边形工具
裁剪前
裁剪后
2)渭河河道提取
基于TM影像提取水体信息的方法,分为归一化水体指数法、修正归一化水体指数、谱间分析法。
本实验中分别通过三种方法用栅格计算器进行运算,如下图所示:
(1)归一化水体指数NDWI
NDWI=(Green-NIR)/(Green+NIR)
Green为绿光波段,TM2;NIR为近红外波段,TM4
(2)修正归一化水体指数MNDWI
MNDWI=(Green-MIR)/(Green+MIR)
Green为绿光波段,TM2;MIR为红外波段,TM5
(3)谱间分析法
由周成虎等人提出,通过分析水体与其他地物在TM影像不同波段上的灰度曲线图,从而确定水体与其他地物的关系特征。
方法为从影像中提取(TM2+TM3)>(TM4+TM5)
现将TM2和TM3,TM4和TM5加和运算生成TM23和TM45,再用con(TM23>TM45,TM23,0)进行提取,不符合条件的赋值为0
归一化水体指数图
修正归一化水体指数图
谱间分析法
实验总结:
1.DEM漫流模型提取河网和流域边界在填洼阈值的设定,存在诸多问题。
汤国安水文分析模块的填洼过程,尽管计算水流方向、洼地区贡献率和最低出水点来获取洼地深度,可作为填洼阈值设定的参照,可是阈值的确定依旧需要对研究地区的地形进行分析。
本实验中的填洼采取默认形式(全部填洼),未考虑实际洼地的存在,势必会对提取结果造成一定的偏差;
2.生成河网过程中,汇流累积量阈值选择经验值4000,因不同阈值的设定会对河网生成有不同的效果,故本实验结果与真实的一致性值得考究;
3.关于TM数据提取水体信息的方法众多,水体指数的修正是在实际情况下对当前研究区域的一种拟合,不同的区域需要不同的方法,本实验中通过谱间分析方法获取的水体信息与实际拟合度最高。
致谢
由衷感谢苏玉波学长在本实验进行过程中给予的指导,感谢学长提供汇流累积量经验值4000作为本实验中汇流累积量阈值。
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