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ArcGis3D及空间分析技术在龙川江流域水资源分析评价中应用

收稿日期:2006-05-25

作者简介:郭有安,男,云南省水文水资源局副总工程师,高级工程师。

水资源研究第27卷第3期(总第100期)2006年9月

ArcGis3D及空间分析技术

在龙川江流域水资源分析评价中应用

郭有安1

余守龙

2

(1.云南省水文水资源局,云南昆明650118;2.云南省水文水资源局版纳分局,云南昆明650118)摘要:ArcGis3D及空间分析技术,是基于地理信息系统的空间分析模块,具有数据存储、查询、统计、图形显示、分析、模拟、决策和预测等功能,在区域水资源分析评价中,利用其3D及空间分析技术,进行各种要素等值(面)线图生成、修改、分析以及叠图分析、成果量算、评价等,并生成新的要素图层,在区域水资源分析评价中得到越来越广泛的应用。选取龙川江典型流域,对其应用过程及方式作一介绍,为各地开展区域水资源提供借鉴和参考。

关键词:ArcGis;3D分析;水资源;分析评价;龙川江

1ArcGis3D分析和空间分析特点

ArcGis3D分析模块,能够对表面数据进行高效率的可视化和分析。使用3D分析,可以从不同的视点观察表面、查询表面,确定从表面上某一点观察时其它地物的可见性,还可以将栅格和矢量数据贴在表面以创建真实的透视图。

空间分析(SpatialAnalyst)是Gis的最大特色[1,2],具有强大的空间建模和分析功能。其模块可以创建基于栅格的数据,并对其查询、分析、绘图。另外,它也可以提供矢量栅格的一体化分析。用它可以生成数据,分析数据间的关系,选择最佳路径,计算两点间距离代价、开挖方量等。空间分析不但能从各种已有的数据源中的信息生成合适的表面表达,还可以从多种叠加专题类型里生成新的信息,其结果可以用来作为最初提出的问题的比选方案。

2龙川江流域概况

根据125万流域电子地图,对收集到的位图进行配准后,

利用等高线图层勾绘其流域分水线,并利用ArcGis分析模块,解译其流域及水系特征值。

龙川江流域位于东经10056~10202、北纬2445~2615之间,发源于云南省南华县五街乡米黑们村附近,源地高程2665m,河长244.9km,落差1725m,平均比降5.1,省内集水面积9225km2。龙川江流经南华、楚雄、禄丰、牟定、元谋、姚安、大姚、永仁等8县市。龙川江流域内较大的支流有紫甸河、牟定河、普登河、蜻蛉河等。河流水系分布见图1。

3数据与资料

基础数据包括:125万龙川江流域水系图、龙川江流域行政分区图、降水、径流信息。分析成果包括:雨量站点图、水文站点图、径流深等值线图、降水等

值线图。

图1龙川流域河流水系分布及站点分布

4特征值分布拓朴及绘制

4.1降水等值线图绘制

ArcGis的Tin数据的最大优点之一就是可以非常方便地生成等值线。由此,在ArcGis环境下,由经纬度生成雨量站点图,

经过投影得到雨量站点分布图。将以降水属性的TIN转化生成降水等值线。具体做法是由各雨量站点经纬度生成雨量站点分布图,用龙川江流域共70个雨量站1956~2000年45a降水量系列得到多年降水量平均值。由再用ArcGis空间分析生成TIN,

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由TIN数据模型经过ArcGis空间分析绘制出等值线图。但是由于生成的等值线没有考虑到地形地貌、降水随高程的变化,因此有必要对等值线成果进行修正,修正方法为用等高线图层进行空间叠加,参照区域内降水随高程的梯度变化,对等值线走向和分布进行修正,使降水量等值线与等高线尽可能平行,等值线走向与大的山脉走向一致,最大限度地反映降水随高程变化,然后进行拓扑,

得出较为准确的降水量等值线。

图2龙川江流域降水等值线前后比较

4.2径流深等值线图绘制

龙川流域有4个水文站点:楚雄、小黄瓜园、凤屯(二)、多克(二),其中小黄瓜园和多克是干流控制站。根据4站年平均流量系列,分析计算其天然年径流系列均值,并计算其天然径流

深,利用ArcGis计算4站流域形心点东经、北纬。根据流域水系、4个水文站的经度、纬度生成水文站点图。对水文站点图、形心点位置、流域多年平均径流深、临近流域站点径流深等进行投影,生成径流等值线图。

4.3雨量等值线分析中泰森多边形拓朴

用降雨量站点图,转换成ArcGis的Coverage文件格式,利用3D分析生成不规则三角网,再用不规则三角网生成泰森多边形,这样每个雨量站点都有一个权重,然后连接流域面积表中面

积字段,分析计算区域的面平均降水量。

4.4等值线法分析计算

用已绘制降水量等值线、径流深等值线、陆地蒸发等值线,分析计算龙川江流域内各要素的面平均值具体步骤如下:

(1)对流域边界附近的等值线空白