【正文】 方程全部取對(duì)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(shí)對(duì)方程左右兩邊求對(duì)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(jí)等級(jí)與數(shù)目的關(guān)系首先，由于各個(gè)方程的R178。 = 編號(hào)2 y = R178。 = 編號(hào)4 y = R178。 = 編號(hào)6 y = R178。表42 Strahler扥集中各個(gè)等級(jí)的平均匯流累積量分級(jí)編號(hào)87654321112020113761196412080119311176211905117832533235460556321481264987849491497234865532380502463282502541947922096592091772113891757334101030514839681065026119933420317357265759314558092095341768335525158296680404526142738853449362610043157 結(jié)果分析 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)strahler分級(jí)中等級(jí)和數(shù)目之間的關(guān)系編號(hào)8 y = R178。表41 Strahler分級(jí)中各個(gè)等級(jí)和溝谷網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)的數(shù)目關(guān)系分級(jí)編號(hào)8765432114956245735196386236836202118131121143154147134160327272633343430104756758104512122161每個(gè)級(jí)別溝谷的長(zhǎng)度是利用ArcGIS軟件中的統(tǒng)計(jì)圖表Open Attitude Table得出每個(gè)級(jí)別的河流的柵格數(shù)目，利用已知的柵格大小計(jì)算出溝谷的長(zhǎng)度。尋找溝谷分級(jí)與數(shù)目和匯流累積量?jī)烧咧g的函數(shù)關(guān)系。對(duì)于stream link和stream order計(jì)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(duì)溝谷網(wǎng)絡(luò)分級(jí)的步驟如下： link的計(jì)算一樣，stream order的計(jì)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(kāi)。在這種分級(jí)中，當(dāng)且僅當(dāng)同級(jí)別的兩條河網(wǎng)弧段匯流成一條河網(wǎng)弧段 時(shí)，該弧段級(jí)別才會(huì)增加，對(duì)于那些低級(jí)弧段匯入高級(jí)弧段的情況，高級(jí)弧段的級(jí)別不會(huì)改變，這也是比較常用的一種河網(wǎng)分級(jí)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(jí)方法：Strahler 分級(jí)和Shreve 分級(jí)。利用地表徑流模擬的思想，不同的級(jí)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(jí)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(jí)別較低的溝谷網(wǎng)絡(luò)則是支流。在地貌學(xué)中，對(duì)溝谷網(wǎng)絡(luò)的分級(jí)是根據(jù)河流的流量、形態(tài)等因素進(jìn)行河流的分級(jí)。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(guò)stream to feature就可以得到矢量形式的溝谷網(wǎng)絡(luò)圖。將計(jì)算出來(lái)的柵格溝谷網(wǎng)絡(luò)命名為streamnet。計(jì)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(gè)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(wú)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(duì)象，研究對(duì)象中的溝谷的最小級(jí)別，不同級(jí)別的溝谷所對(duì)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(jí)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(guò)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(jì)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(jì)算：首先是在無(wú)洼地DEM 上利用最大坡降的方法得到每一個(gè)柵格的水流方向；然后利用水流方向柵格數(shù)據(jù)計(jì)算出每一個(gè)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(gè)柵格位置上有多少個(gè)柵格的水流方向流經(jīng)該柵格；假設(shè)每一個(gè)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(jiàn)圖所示。如果無(wú)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(jì)算出來(lái)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(kāi)匯流累積量計(jì)算對(duì)話框。 2. 匯流累積量的計(jì)算。計(jì)算過(guò)程同水流方向的計(jì)算一樣，使用的DEM 數(shù)據(jù)是無(wú)洼地DEM。由水流方向數(shù)據(jù)到匯流累積量計(jì)算的過(guò)程如圖所示。 匯流累計(jì)量與溝谷的計(jì)算 匯流累計(jì)量的計(jì)算在地表徑流模擬過(guò)程中，匯流累積量是基于水流方向數(shù)據(jù)計(jì)算而來(lái)的。當(dāng)一個(gè)洼地區(qū)域被填平之后，這個(gè)區(qū)域與附近區(qū)域再進(jìn)行洼地計(jì)算，可能有會(huì)形成新的洼地，所以呢，洼地填充是一個(gè)不斷反復(fù)的過(guò)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(jì)算，計(jì)算后的無(wú)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(guò)洼地計(jì)算之后，知道了原始的DEM 上是否存在著洼地，如果沒(méi)有存在著洼地，那么原始DEM 數(shù)據(jù)就直接可以用來(lái)進(jìn)行以后的河網(wǎng)的生成、流域的分割等。通過(guò)對(duì)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(lái)設(shè)置合理的填充閾值，使得生成的無(wú)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(jì)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(jì)算每個(gè)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(jì)類型。 4） 統(tǒng)計(jì)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(jì)分析的數(shù)據(jù)層，現(xiàn)在需要統(tǒng)計(jì)洼地貢獻(xiàn)區(qū)域的最低高程，選dem作為value raster。圖35 計(jì)算出來(lái)的洼地貢獻(xiàn)區(qū)域（5） 計(jì)算每個(gè)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(jì)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?cái)?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(jì)算對(duì)話框。圖33 計(jì)算出來(lái)的水流方向圖 無(wú)洼地DEM生成 計(jì)算水流方向 洼地計(jì)算洼地區(qū)域是水流方向不合理的地方，可以通過(guò)水流方向來(lái)判斷那些地方是洼地，然后再對(duì)洼地進(jìn)行填充。 （5） 單擊OK，進(jìn)行水流方向計(jì)算過(guò)程。它反映了在整個(gè)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(jì)算出來(lái)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(kāi)如圖所示水流方向（Flow Direction） 計(jì)算對(duì)話框。2. 打開(kāi)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(lái)計(jì)算水流方向的。 水流的流向是通過(guò)計(jì)算中心柵格與鄰域柵格的最大距離權(quán)落差來(lái)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(kāi)每一個(gè)柵格單元時(shí)的指向。打開(kāi)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(kāi)數(shù)據(jù)文件，在Available Bands List中選擇文件，點(diǎn)擊右鍵打開(kāi)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(gè)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(duì)話框中，點(diǎn)擊“New”按鈕。第二步、添加基準(zhǔn)面語(yǔ)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(lái)源為網(wǎng)上獲?、賴?guó)外網(wǎng)站來(lái)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(guó)內(nèi)網(wǎng)站來(lái)源為用戶已經(jīng)整理好的國(guó)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(jì)，分析，函數(shù)的運(yùn)算，折線圖趨勢(shì)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(jiàn)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(jì)算，分析信息并管理電子表格或網(wǎng)頁(yè)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(guó)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(tái)ENVI(The Environment for Visualizing Images)是美國(guó)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(gè)使用ArcObjects建成的ArcGIS產(chǎn)品都為開(kāi)發(fā)者提供了一個(gè)應(yīng)用開(kāi)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(jiǎn)介 ArcGISArcGIS產(chǎn)品線為用戶提供一個(gè)可伸縮的，全面的GIS平臺(tái)。涉及東北地區(qū)、華北地區(qū)、華南地區(qū)幾乎包括全國(guó)范圍。 Shreve 分級(jí)的第 1 級(jí)河網(wǎng)的定義與Strahler 分級(jí)是相同的，所不同的是以后的分級(jí)，兩條1 級(jí)河網(wǎng)弧段匯流而成的河網(wǎng)弧段為2 級(jí)河網(wǎng)弧段，那么對(duì)于以后更高級(jí)別的河網(wǎng)弧段，其級(jí)別的定義是由其匯入河網(wǎng)弧段的級(jí)別之和，當(dāng)一條3 級(jí)河網(wǎng)弧段和一條4級(jí)河網(wǎng)弧段匯流而成的新的河網(wǎng)弧段的級(jí)別為 7，這種河網(wǎng)分級(jí)到最后出水口的位置時(shí)，其河網(wǎng)的級(jí)別數(shù)剛好是該河網(wǎng)中所有的1 級(jí)河網(wǎng)弧段的個(gè)數(shù)[3]。兩條二級(jí)水系或二級(jí)水系與三級(jí)水系匯合后構(gòu)成的水系稱為三級(jí)水系（3rdorder stream）。在1：5萬(wàn)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(jí)水系（1st order stream），兩條以上一級(jí)