【资料】ArcGIS⽔⽂分析实战教程（第五期）：细说流向与流量
流向分析是ArcGIS⽔⽂分析⼯具的基础，属于GIS技术⽅⾯的术语；流量统计则是⽔⽂分析⽤作划分流域、河流等级的指标，属于⽔⽂⾏业术语。在利⽤ArcGIS软件做⽔⽂分析的过程中，⼏乎全过程都⽤到流向和流量的栅格数据，因此，本章单独对流向和流量进⾏详细的解读。如果是GIS专业的⼈员，千万不要跳过这个章节，不然⾯对其他分析⼯具的时候⽤到的⼀些⽔⽂术语将会⽆所适从。
流向分析
ArcGIS⽔分分析⼯具的流向分析是基于D8单流向算法，如果分析使⽤的DEM存在凹陷点，就会产⽣汇，导致径流断流从⽽影响了分析结果。在前⾯章节《ArcGIS⽔⽂分析实战教程（2）ArcGIS⽔⽂分析⼯具的基本原理》中⼜介绍过D8算法，⽽《ArcGIS⽔⽂分析实战教程（4）地形预处理》章节中笔者也较少过如何创建⽆凹陷点得DEM数据，在使⽤流向分析⼯具之前可以先⾏阅读。
⾸先流向分析要使⽤填洼过的数据，确保DEM数据没有凹陷点。如果数据准备妥当，直接使⽤⽔⽂分析⼯具箱中的【流向】⼯具进⾏分析。
【流向】分析⼯具很简单，输⼊⼀个⽆凹陷点的DEM，输出结果就是流向栅格。之前也提及过，流向栅格数据是以2的n次⽅来标记8个⽅向的，在没有汇的情况下，其数值⼀定是2的n次⽅。ArcGIS软件经历了⾮常多个版本的迭代更新，已经很⼈性化了，在默认情况下会⾃动的给定流向栅格8个⽅位不同的颜⾊进⾏渲染。下图利⽤的就是使⽤⽆凹陷点DEM进⾏流向分析产⽣的结果：
从图上可以看到其8个⽅位的流向，但这个图不是给⼈看的，主要是给计算机进⾏识别的。
如果流向中出现的不是【1，2，4，8，16，32，64，128】这样的值，⽽是⼀个连续像元值的结果，其实质是产⽣了8个⽅向以外的数值，如下图所⽰：
网站流量统计分析工具那么在参与进⾏计算的DEM肯定还存在汇，所以要是遇到上图的这种流向的表达⽅式，就⼀定要对DEM做填洼操作，不然整个分析结果都会存在错误。
这是⼀个鲜为⼈知的⼩技巧，可以在分析的过程中就清楚DEM数据是否满⾜分析条件；同时也可以给分析⼈员做个提醒，判断分析出错在哪个环节。
流量统计
笔者将这个步骤称作【流量统计】⽽不是【流量分析】是有它特殊的意义的。在ArcGIS软件中，这个流量栅格并不是⽔⽂学意义上的河流流量，与⽔⽂站实测的数据是两个完全不同意义的名词。这⾥的流量指的是有多少个格⼦的⽔流汇流到某⼀点上，是⼀个空间范围概念。如果要转换为⽔⽂学上的术语，以⽔⽂站为例，那就是该⽔⽂站对应的上游集⽔区⾯积。
ArcGIS的流量统计是需要流向栅格进⾏参考的，其统计原理如下图
其实际原理是累计每个流向栅格的总数。
⼯具调⽤⾮常简单，输⼊流向分析结果的栅格数据，设置好输出的流量统计栅格就⾏了。如下图所⽰
⼯具⾥⾯还有⼀个【输⼊权重栅格数据】的可选项，后续笔者会对此说明
其结果也是⼀个栅格数据，只不过这个栅格数据每⼀个像元值记录的是流向栅格中有多少个像元的⽔流流经该像元点。如下图所⽰：
参照这个结果的图例，可以直接从图中读取到⼀些信息。这个流量统计栅格亮⽩⾊代表的是流量越⼤，其中最⼤⼀点共
参照这个结果的图例，可以直接从图中读取到⼀些信息。这个流量统计栅格亮⽩⾊代表的是流量越⼤，其中最⼤⼀点共有309111个像元向其汇⼊。按照前⾯章节获取该原始DEM数据的元数据信息可以知道，该数据为像元⼤⼩为30*30，那么流量最⼤点的汇⼊栅格⾯积就是30 * 30 *309111 平⽅⽶。
流量划分
按照默认的显⽰⽅式去表达流量是没有任何意义的。流量统计的实际意义在于在⼀定流量值时会产⽣地表径流，在径流达到⼀定值是成为常规的河流，这才是⽔⽂分析要研究的对象。所以，在流量统计之后，必须要对统计的栅格数据进⾏重分类和筛选。栅格重分类和条件函数均可以实现对流量统计数据进⾏定义划分。
虽然ArcGIS软件中⽔⽂分析⼯具只有11个，但结合其他分析⼯具就可以⽆限延伸了。如果是⽔⽂⼯作者，不能光知道这11个⼯具，不然很多分析都⽆法实现。
【重分类】⼯具⾮常强⼤，在spatial扩展和3D扩展都带这⼀⼯具，它是统计学与GIS结合⾮常友好的⼀个⼯具。只要涉及到数据统计模型，基本上可以跟重分类扯上关系。
重分类⼯具使⽤不困难，困难的是它的指标是如何制定的，这就要看研究对象的特性了。例如⽔⽂分
析研究的对象是⼩流域，那么怎么定义？按照⾯积定义还是按照蓄积量来定义还是别的定义⽅式，这真的跟⾏业和研究对象密不可分。
针对本章例⼦数据，如果研究的对象是汇⽔⾯积超过9平⽅公⾥的河流，那么就要根据数据的特性计算这9平⽅公⾥的蓄积栅格数是多少。这个换算并不难，按照平⽅公⾥与平⽅⽶的转化，9平⽅公⾥=9000000平⽅⽶。
9平⽅公⾥的蓄积栅格数=9000000/(30 * 30)=10000
也就是说地表径流能够汇聚成河流的最⼩蓄积栅格为10000，这样在重分类⼯具⾥⾯基本上可以划分为两类，1类是⼩于10000栅格数，⼀类是⼤于等于10000的栅格数，如下图分类
执⾏的结果分类两类，如下图
这样基本上可以满⾜达到⼀定蓄积量时⽣成的河流。
但【重分类】⼯具有⼀个不⾜的地⽅，就是在结果栅格中会保留所有的值。然后后续要提取出⽮量的河流，那么重分类之后还需要对结果进⾏提取处理，相对来说⽐较⿇烦。但是它集成了⽐较多统计学上的分析函数，在分类的时候可以⽐较科学。
针对流量进⾏河流的定义，ArcGIS⼯具对栅格处理还提供了⼀个更好的⼯具，可以剔除掉不符好条件的栅格像元，那就是【条件函数】。【条件函数】有点像【筛选】⼯具，只不过⼀个是针对栅格数据，⼀个是针对⽮量数据进⾏过滤，它是针对输⼊栅格的每个输⼊像元执⾏if/else 条件评估。例如该例⼦要提取出蓄积量⼤于10000的流量像元，使⽤【条件函数】可以如下操作

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