Anwendungsbeispiele für die hydrologische Analyse

Die Werkzeuge für die hydrologische Modellierung in ArcGIS Spatial Analyst ermöglichen es, die physischen Komponenten einer Oberfläche zu beschreiben. Mit den hydrologischen Werkzeugen können Sie Senken identifizieren, die Fließrichtung ermitteln, die Abflussakkumulation berechnen, Wassereinzugsgebiete abgrenzen und Wasserlaufnetze erstellen. In der folgenden Abbildung ist das sich ergebende Wasserlaufnetz dargestellt, das aus einem Höhenmodell abgeleitet wird.

Beispiel eines von einem Höhenmodell abgeleiteten Wasserlaufnetzes

Wenn ein Höhen-Raster oder digitales Höhenmodell (DEM) als Eingabe verwendet wird, kann ein Drainagesystem automatisch abgegrenzt werden, und die Eigenschaften des Systems können quantifiziert werden. Die folgenden Abbildungen veranschaulichen die Schritte, die zum Berechnen eines Wassereinzugsgebietes und Wasserlaufnetzes aus einem DEM durchgeführt werden.

1. Das DEM, für das die hydrologische Analyse durchgeführt wird.

   DEM-Eingabe-Oberfläche

2. Wenn das DEM als Eingabe für das Werkzeug Flow Direction verwendet wird, kann ermittelt werden, in welcher Richtung Wasser aus jeder Zelle abfließt.

   Die Fließrichtung wird ermittelt.

3. Mit dem Werkzeug Sink werden alle Senken im ursprünglichen DEM identifiziert. Eine Senke ist in der Regel ein falscher Wert, der niedriger als die Werte in der Umgebung ist. Die Senken in der Abbildung weiter oben (die verteilten farbigen Punkte) stellen ein Problem dar, da in sie fließendes Wasser nicht wieder abfließen kann. Um sicherzustellen, dass die Drainage in der Karte ordnungsgemäß dargestellt wird, können diese Senken mit dem Werkzeug Füllung gefüllt werden.

   Senken werden identifiziert.

4. Mit dem Werkzeug Watershed werden die Wassereinzugsgebiete für angegebene Positionen abgegrenzt. Wenn Sie jedoch nur das Wasserlaufnetz berechnen möchten, kann dieser Schritt übersprungen werden.

   Wassereinzugsgebiete werden abgegrenzt.

5. Um ein Wasserlaufnetz zu erstellen, verwenden Sie das Werkzeug Flow Accumulation, um die Anzahl der höher gelegenen Zellen zu berechnen, die flussaufwärts vor einer Position liegen. Das in einem vorherigen Schritt erstellte Ausgabe-Raster für die Fließrichtung wird als Eingabe verwendet.

   Flow Accumulation-Ausgabe

6. Im Raster, das im Werkzeug Flow Accumulation abgeleitet wird, kann ein Schwellenwert angegeben werden. Die Anfangsphase definiert das Wasserlaufnetzsystem. Dies kann mit dem Werkzeug Con oder mit Map Algebra erreicht werden. Beispiel für allgemeine Syntax für Con: newraster = con(accum > 100, 1). Alle Zellen, in die mehr als 100 Zellen fließen, sind Teil des Wasserlaufnetzes.

7. Um die Reihenfolge der einzelnen Segmente in einem Netzwerk darzustellen, wenden Sie das Werkzeug Stream Order an. Die verfügbaren Anordnungsmethoden sind die Shreve- und Strahler-Methoden.

   Ausgabe vom Ordnen der Wasserläufe

8. Mit dem Werkzeug Flow Length kann die Länge des Fließpfades entweder flussaufwärts oder flussabwärts von jeder Zelle innerhalb eines bestimmten Wassereinzugsgebiets ermittelt werden. Dies ist nützlich, um die Fließzeit von Wasser durch ein Wassereinzugsgebiet zu berechnen.

   Flow Length-Ausgabe