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派生连续流 (Spatial Analyst 工具)

汇总

根据输入表面栅格生成每个像元的累积流量栅格，且无需事先填充汇或洼地。

了解有关“派生连续流”工作原理的详细信息

用法

  • 输入表面栅格可以是未预先填充汇的数字高程模型 (DEM) 或水力调节 DEM。 该工具对表面栅格中的误差不敏感，这些误差可能作为汇或洼地（流的终止位置）；不需要填充汇或洼地。

  • 沿最小上坡相邻像元的方向优化遍历输入表面栅格，逐个像元导出流向和流量（Metz 等人， 2011 年；Ehlschlaeger，1989 年）。

  • 输出流量累积栅格（Python 中的 out_accumulation_raster）值为主要输出。 此栅格表示每个像元的累积流量，通过流入每个像元的所有像元的累积权重来确定。 累积中不会考虑当前处理的像元。

  • 可以通过指定输出流向栅格（Python 中的 out_flow_direction_raster）值来保存流向栅格输出。 该栅格表示流向。

  • 在派生流量时，可以指定输入累积权重栅格（Python 中的 in_weight_raster）参数值以将权重应用于每个像元。

  • 当输入表面栅格包含表面栅格中的实际洼地时，必须在输入栅格或要素洼地数据（Python 中的 in_depressions_data）参数中指定洼地，才能将其视为水可以流入但不能流出（出口）的像元。 洼地信息可以是栅格或要素类。 要素类可以是点、折线或面。

  • 派生连续流工具支持 D8 和多流向 (MFD) 流向建模算法。

    • 当为流向类型（Python 中的 flow_direction_type）指定 D8 选项时，流可以采用单一方向，即沿最陡坡降方向。 最陡下降率的计算方法为：使用 z 值差除以像元中心之间的路径长度（基本像元为 1，对角像元为 2 的平方根）（Jenson 和 Domingue，1988 年）。 输出栅格仅采用 1 到 255 之间的整数值。 以下逻辑示意图中指定了每个方向中心的值：

      流向值

      如果像元的 z 值在多个方向上均发生相同变化，则 D8 流向将为未定义。 在此情况下，该像元在输出流向栅格中的值将为可能方向的总和。

    • 当为流向类型指定 MFD 选项时，流将被划分到所有下坡相邻像元。 将基于当地地形条件，通过最大坡度函数估算相邻像元之间的流量分配（作为分数）（Qin 等人， 2007）。 为便于解释，输出流向栅格仅采用整数值表示主要流向（朝向根据分区方案接收最大流量的像元）。 但是，输出流量栅格参数值反映了流量分区方案。

  • 如果未选中强制所有边缘像元向外流动参数（Python 中的 force_flow = "NORMAL"，这是默认设置），处于表面栅格边缘的像元将流向 z 值下降方向最陡的内部像元。 如果降幅小于或等于零，则像元将流出表面栅格。

  • NoData 像元被视为噪声，根据定义其不具有关联值。 在确定最陡峭的上坡邻域的方向以及确定流向和流量时，该工具将忽略这些像元。

  • 当输出栅格格式为 .crf 时，此工具支持金字塔栅格存储环境。 默认情况下，将在输出中创建金字塔。 对于任何其他输出格式，不支持此环境，并且不会创建金字塔。

  • 当输入栅格具有矩形像元时，将对其进行处理，以确保输出栅格像元将为正方形，其边长等于矩形像元长度和宽度的平均值。

  • 有关适用于此工具的地理处理环境的详细信息，请参阅分析环境和 Spatial Analyst。

  • 参考文献：

    Ehlschlaeger, C. R. 1989. "Using the AT Search Algorithm to Develop Hydrologic Models from Digital Elevation Data." International Geographic Information Systems (IGIS) Symposium 89: 275-281.

    Jenson, S. K., and Domingue, J. O. 1988. "Extracting Topographic Structure from Digital Elevation Data for Geographic Information System Analysis." Photogrammetric Engineering and Remote Sensing 54 (11): 1593–1600.

    Metz, M., Mitasova, H., & Harmon, R. S. 2011. "Efficient extraction of drainage networks from massive, radar-based elevation models with least cost path search." Hydrology and Earth System Sciences 15(2): 667-678.

    Qin, C., Zhu, A. X., Pei, T., Li, B., Zhou, C., & Yang, L. 2007. "An adaptive approach to selecting a flow partition exponent for a multiple flow direction algorithm." International Journal of Geographical Information Science 21(4): 443-458.

参数

标注 说明 数据类型

输入表面栅格

输入栅格表示连续表面。

Raster Layer

输入栅格或要素洼地数据

（可选）

定义真实洼地的数据集。

可以通过栅格或要素图层定义洼地。

如果输入为栅格，则洼地像元必须具用有效值（包括零），并且不是洼地的区域必须为 NoData。

Composite Geodataset

输入累积权重栅格

（可选）

输入栅格数据集，用于定义有助于在每个像元处流量的流量比例。

权重仅应用于流量累积。

如果未指定累积权重栅格，则将默认的权重值 1 应用于每个像元。

Raster Layer

输出流向栅格

（可选）

使用 D8 或多流向 (MFD) 方法显示每个像元流向的输出栅格。

输出为整型。

Raster Dataset

流向类型

（可选）

指定计算流向时将使用的流向法的类型。

  • D8—流向将由 D8 方法确定。 此方法可将流向分配至最陡下坡相邻点。 这是默认设置。

  • MFD—流向将基于 MFD 流量法。 流向将根据自适应分区指数跨下坡邻域进行分区。

String

强制所有边缘像元向外流动

（可选）

指定边缘像元始终向外流还是遵循正常流动规则。

  • 选中—表面栅格边缘的所有像元将从表面栅格向外流。

  • 未选中—如果边缘像元内部的最大降幅大于零，则将照常确定流向；否则流向将朝向边缘。 应从表面栅格的边缘向内流的像元也将执行此行为。 这是默认设置。

Boolean

返回值

标注 说明 数据类型

输出流量栅格

表示流量的输出栅格（流入每个像元的上游像元数）。

输出栅格为浮点型。

Raster

环境

自动提交, 像元大小, 像元大小投影方法, 当前工作空间, 范围, 地理变换, 掩膜, 输出配置关键字, 输出坐标系, 金字塔, 临时工作空间, 捕捉栅格

许可信息

  • 基本: 需要 Spatial Analyst
  • 标准: 需要 Spatial Analyst
  • 高级: 需要 Spatial Analyst