【正文】 方程全部取對數(shù)后可以發(fā)現(xiàn)LnY 與X之間的線性關(guān)系強(qiáng)烈，且與區(qū)域類型有一定的關(guān)系，在廣東省等南方代表區(qū)域，線性方程的斜率較大，而北方地區(qū)的線性方程斜率較小。 = 同時對方程左右兩邊求對數(shù)得：8：lny = 7： lny = 6： lny = 5： lny = 4： lny = 3： lny = 2： lny = 1： lny = 應(yīng)用這些數(shù)據(jù)繪制折線圖如下圖41 strahler分級等級與數(shù)目的關(guān)系首先，由于各個方程的R178。 = 編號2 y = R178。 = 編號4 y = R178。 = 編號6 y = R178。表42 Strahler扥集中各個等級的平均匯流累積量分級編號87654321112020113761196412080119311176211905117832533235460556321481264987849491497234865532380502463282502541947922096592091772113891757334101030514839681065026119933420317357265759314558092095341768335525158296680404526142738853449362610043157 結(jié)果分析 數(shù)據(jù)統(tǒng)計strahler分級中等級和數(shù)目之間的關(guān)系編號8 y = R178。表41 Strahler分級中各個等級和溝谷網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的數(shù)目關(guān)系分級編號8765432114956245735196386236836202118131121143154147134160327272633343430104756758104512122161每個級別溝谷的長度是利用ArcGIS軟件中的統(tǒng)計圖表Open Attitude Table得出每個級別的河流的柵格數(shù)目，利用已知的柵格大小計算出溝谷的長度。尋找溝谷分級與數(shù)目和匯流累積量兩者之間的函數(shù)關(guān)系。對于stream link和stream order計算出的柵格數(shù)據(jù)同樣可以利用hydrology工具集中的stream to feature工具將其轉(zhuǎn)化成矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的研究和分析。在Input stream raster文本框中選擇streamnet，在Input flow direction raster文本框中選擇fdirfill。在ArcGIS 中對溝谷網(wǎng)絡(luò)分級的步驟如下： link的計算一樣，stream order的計算也是基于水流方向數(shù)據(jù)和柵格河網(wǎng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，首先在ArcMap里將水流方向數(shù)據(jù)fdirfill和柵格河網(wǎng)數(shù)據(jù)streamras打開。在這種分級中，當(dāng)且僅當(dāng)同級別的兩條河網(wǎng)弧段匯流成一條河網(wǎng)弧段 時，該弧段級別才會增加，對于那些低級弧段匯入高級弧段的情況，高級弧段的級別不會改變，這也是比較常用的一種河網(wǎng)分級方法。 在ArcGIS 的水文分析中，提供兩種常用的溝谷網(wǎng)絡(luò)分級方法：Strahler 分級和Shreve 分級。利用地表徑流模擬的思想，不同的級別的溝谷網(wǎng)絡(luò)首先是它們所代表的匯流累積量也不同，級別越高的溝谷網(wǎng)絡(luò)，其匯流累積量也越大，那么在水文研究中，這些溝谷網(wǎng)絡(luò)往往是主流，而那些級別較低的溝谷網(wǎng)絡(luò)則是支流。在地貌學(xué)中，對溝谷網(wǎng)絡(luò)的分級是根據(jù)河流的流量、形態(tài)等因素進(jìn)行河流的分級。生成的矢量數(shù)據(jù)如圖所示。雙擊hydrology工具集中的stream to feature工具。在hydrology工具集中提供了將上一步生成的柵格溝谷網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行矢量化的工具stream to feature，通過stream to feature就可以得到矢量形式的溝谷網(wǎng)絡(luò)圖。將計算出來的柵格溝谷網(wǎng)絡(luò)命名為streamnet。計算的思想是利用所設(shè)定的閾值進(jìn)行整區(qū)域的分析并生成一個新的柵格圖層，在生成柵格數(shù)據(jù)中將那些匯流量大于設(shè)定閾值的柵格的屬性值設(shè)定為1，而小于或等于設(shè)定閾值的柵格的屬性值設(shè)定為無數(shù)據(jù)。 3. 柵格形式的溝谷的形成。首先應(yīng)該考慮到研究的對象，研究對象中的溝谷的最小級別，不同級別的溝谷所對應(yīng)的不同的閾值；其次考慮到研究區(qū)域的狀況，不同的研究區(qū)域相同級別的溝谷需要的閾值也是不同的。閾值的設(shè)定在河網(wǎng)的提取過程是很重要的，并且直接影響到溝谷網(wǎng)絡(luò)的提取結(jié)果。 1. 溝谷網(wǎng)絡(luò)的生成是基于匯流累積矩陣的，首先應(yīng)該計算出研究區(qū)域的匯流累積矩陣。目前常用的溝谷提取方法是采用地表徑流漫流模型計算：首先是在無洼地DEM 上利用最大坡降的方法得到每一個柵格的水流方向；然后利用水流方向柵格數(shù)據(jù)計算出每一個柵格在水流方向上累積的柵格數(shù)，即匯流累積量，所得到的匯流累積量則代表在一個柵格位置上有多少個柵格的水流方向流經(jīng)該柵格；假設(shè)每一個柵格處攜帶一份水流，那么柵格的匯流累積量則代表著該柵格的水流量。結(jié)果見圖所示。如果無數(shù)據(jù)，系統(tǒng)默認(rèn)為所有的柵格配以相同的權(quán)值1，那么計算出來的匯流累積量的數(shù)值就代表著該柵格位置流入的柵格數(shù)的多少。 （2） 在Output accumulation raster文本框中，將數(shù)據(jù)文件名修改為flowacc。雙擊 hydrology 工具集中的的fill accumulation 工具，打開匯流累積量計算對話框。 2. 匯流累積量的計算。計算過程同水流方向的計算一樣，使用的DEM 數(shù)據(jù)是無洼地DEM。由水流方向數(shù)據(jù)到匯流累積量計算的過程如圖所示。 匯流累計量與溝谷的計算 匯流累計量的計算在地表徑流模擬過程中，匯流累積量是基于水流方向數(shù)據(jù)計算而來的。當(dāng)一個洼地區(qū)域被填平之后，這個區(qū)域與附近區(qū)域再進(jìn)行洼地計算，可能有會形成新的洼地，所以呢，洼地填充是一個不斷反復(fù)的過程，直到最后所有的洼地都被填平，新的洼地不再產(chǎn)生為止。5. 單擊OK，進(jìn)行洼地填平計算，計算后的無洼地DEM。 surface raster 文本框中設(shè)置輸出文件名為filldem。 1. 雙擊hydrology 工具集中的fill 工具。在通過洼地計算之后，知道了原始的DEM 上是否存在著洼地，如果沒有存在著洼地，那么原始DEM 數(shù)據(jù)就直接可以用來進(jìn)行以后的河網(wǎng)的生成、流域的分割等。通過對研究區(qū)地形的分析，可以確定出哪些是由數(shù)據(jù)誤差而產(chǎn)生的洼地，哪些洼地區(qū)域又是真實(shí)的反映地表形態(tài)，從而根據(jù)洼地深度來設(shè)置合理的填充閾值，使得生成的無洼地DEM更準(zhǔn)確的反映地表形態(tài)。加載Spatial Analyst模塊，點(diǎn)擊Spatial Analyst模塊的下拉箭頭，點(diǎn)擊raster calculator菜單工具，在文本框里面輸入sinkdep = ( [zonalmax] [zonalmin])，然后點(diǎn)擊evaluate進(jìn)行計算。在Input zone raster文本框中選擇watershsink，在Input weight raster文本框中選擇dem，在Output raster文本框中將輸出數(shù)據(jù)文件名改為zonalmax，然后單擊OK，進(jìn)行運(yùn)算。 計算每個洼地貢獻(xiàn)區(qū)域出口的最低高程即洼地出水口高程。這里選擇最小值作為統(tǒng)計類型。 4） 統(tǒng)計類型選擇。 1） 在Input raster or feature zonal data 文本框中選擇洼地貢獻(xiàn)區(qū)域數(shù)據(jù) watershsink； 2）在Input value raster 文本框中輸入希望進(jìn)行統(tǒng)計分析的數(shù)據(jù)層，現(xiàn)在需要統(tǒng)計洼地貢獻(xiàn)區(qū)域的最低高程，選dem作為value raster。圖35 計算出來的洼地貢獻(xiàn)區(qū)域（5） 計算每個洼地所形成的貢獻(xiàn)區(qū)域的最低高程。（4） 單擊OK，進(jìn)行洼地貢獻(xiàn)區(qū)域的計算。 （2） 在Input flow direction raster文本框中選擇水流方向數(shù)據(jù)flowdir，在Input raster or feature pour point文本框中輸入洼地數(shù)據(jù)sink，在pour point field文本框中選擇value。結(jié)果如下圖所示，深色的區(qū)域是洼地。（3）在Output raster文本框中，選擇存放的路徑以及重新命名輸出文件為sink。（1）雙擊hydrology工具集中的Sink工具，彈出洼地計算對話框。圖33 計算出來的水流方向圖 無洼地DEM生成 計算水流方向 洼地計算洼地區(qū)域是水流方向不合理的地方，可以通過水流方向來判斷那些地方是洼地，然后再對洼地進(jìn)行填充。 （5） 單擊OK，進(jìn)行水流方向計算過程。它反映了在整個區(qū)域中最大坡降的分布情況。 （4） drop raster輸出。默認(rèn)為不選擇。 （2） Output flow direction raster文本 框中命名計算出來的水流方向文件名為flowdir，并選擇保存路徑。 3. 雙擊Flow Direction 工具，打開如圖所示水流方向（Flow Direction） 計算對話框。2. 打開水文分析模塊。 ArcGIS 中的水流方向是利用D8 算法，也就是最大距離權(quán)落差（最大坡降法）來計算水流方向的。 水流的流向是通過計算中心柵格與鄰域柵格的最大距離權(quán)落差來確定。3264128162842圖32 水流方向的柵格編碼例如：如果中心柵格的水流流向左邊，則其水流方向被賦值為16。 水流方向提取水流方向是指水流離開每一個柵格單元時的指向。打開轉(zhuǎn)換后的結(jié)果，可以看到Map Info中投影信息已經(jīng)更新，起始點(diǎn)的坐標(biāo)也不一樣，有幾米的差別，這也符合WGS84和西安80存在百米范圍內(nèi)的系統(tǒng)誤差。這樣在影像的map info里面就可以看到投影信息了。打開數(shù)據(jù)文件，在Available Bands List中選擇文件，點(diǎn)擊右鍵打開Header Info，在Edit Attributes中選擇Map Info。第四步 使用坐標(biāo)系利用自定義坐標(biāo)系將一副WGS84坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為西安80坐標(biāo)系。這樣一個新的投影坐標(biāo)就新建完成。圖31 定義坐標(biāo)緯度帶選擇ProjectionAdd New Projection, 將投影添加到 ENVI 所用的投影列表中。 第三步、定義坐標(biāo)在ENVI任何用到投影坐標(biāo)的功能模塊中都可以新建坐標(biāo)系(在任何地圖投影選擇對話框中，點(diǎn)擊“New”按鈕。第二步、添加基準(zhǔn)面語法為基準(zhǔn)面名稱,橢球體名稱,平移三參數(shù)。這里將“Krasovsky，”和“IAG75，”。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的預(yù)處理 實(shí)驗(yàn)區(qū)數(shù)據(jù)的獲取本研究課題所需要的數(shù)據(jù)為DEM數(shù)字高程數(shù)據(jù)，主要來源為網(wǎng)上獲取①國外網(wǎng)站來源有2009NASA發(fā)布的最新Aeter DEM數(shù)據(jù) 采樣精度達(dá)到30m分辨率②國內(nèi)網(wǎng)站來源為用戶已經(jīng)整理好的國內(nèi)Aster DEM數(shù)據(jù)下載的DEM數(shù)據(jù)是tiff格式 坐標(biāo)系為WGS84 分辨率20~30米不等 16Bite 3601*3601，一共下載了8組數(shù)據(jù)。包括數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，分析，函數(shù)的運(yùn)算，折線圖趨勢圖的繪制等。VBA的使用可以達(dá)成執(zhí)行特定功能或是重復(fù)性高的操作。使Excel功能更為強(qiáng)大。比Excel2000老的版本很少見了。Excel中大量的公式函數(shù)可以應(yīng)用選擇，使用Microsoft Excel可以執(zhí)行計算，分析信息并管理電子表格或網(wǎng)頁中的數(shù)據(jù)信息列表與數(shù)據(jù)資料圖表制作，可以實(shí)現(xiàn)許多方便的功能，帶給使用者方便。 EXCEL軟件Microsoft Excel是微軟公司的辦公軟件Microsoft office的組件之一，是由Microsoft為Windows和Apple Macintosh操作系統(tǒng)的電腦而編寫和運(yùn)行的一款試算表軟件。軟件的作用：在本文中主要運(yùn)用ENVI軟件進(jìn)行原始數(shù)據(jù)投影坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，由于原始數(shù)據(jù)的投影坐標(biāo)是WGS84，與我們數(shù)據(jù)處理所要求的投影坐標(biāo)并不一致，所以需要進(jìn)行投影坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。ENVI已經(jīng)廣泛應(yīng)用于科研、環(huán)境保護(hù)、氣象、石油礦產(chǎn)勘探、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、醫(yī)學(xué)、國防amp。它是快速、便捷、準(zhǔn)確地從影像中提取信息的首屈一指的軟件解決方案。 ENVI ENVI——完整的遙感圖像處理平臺ENVI(The Environment for Visualizing Images)是美國Exelis Visual Information Solutions公司的旗艦產(chǎn)品。軟件的作用：在本文中主要應(yīng)用了ArcGis的水文分析模塊。每一個使用ArcObjects建成的ArcGIS產(chǎn)品都為開發(fā)者提供了一個應(yīng)用開發(fā)的容器，包括桌面GIS（ArcGIS Desktop），嵌入式GIS（ArcGIS Engine）以及服務(wù)端GIS（ArcGIS Server）。 軟件簡介 ArcGISArcGIS產(chǎn)品線為用戶提供一個可伸縮的，全面的GIS平臺。涉及東北地區(qū)、華北地區(qū)、華南地區(qū)幾乎包括全國范圍。 Shreve 分級的第 1 級河網(wǎng)的定義與Strahler 分級是相同的，所不同的是以后的分級，兩條1 級河網(wǎng)弧段匯流而成的河網(wǎng)弧段為2 級河網(wǎng)弧段，那么對于以后更高級別的河網(wǎng)弧段，其級別的定義是由其匯入河網(wǎng)弧段的級別之和，當(dāng)一條3 級河網(wǎng)弧段和一條4級河網(wǎng)弧段匯流而成的新的河網(wǎng)弧段的級別為 7，這種河網(wǎng)分級到最后出水口的位置時，其河網(wǎng)的級別數(shù)剛好是該河網(wǎng)中所有的1 級河網(wǎng)弧段的個數(shù)[3]。兩條二級水系或二級水系與三級水系匯合后構(gòu)成的水系稱為三級水系（3rdorder stream）。在1：5萬地形圖或航空照片上可以辨認(rèn)出的最小水系（大于1厘米）稱為一級水系（1st order stream），兩條以上一級