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SWAT水文模型建立及应用
SWAT模型建立常见疑问
1 DEM数据的利用1.1 高分辨率DEM数据的获取1.2 数据处理1)DEM数据的下载与拼接处理2)数据的投影转换步骤1: 设置图层投影坐标步骤2: 更改DEM数据投影
2 子流域的划分2.1 准备工作:启动ArcSWAT分区模块2.2 定义SWAT工程步骤1:DEM的加载步骤2:MASK定义(可选)步骤3: 数字化河网添加(可选)步骤4:河网生成步骤5: Outlet、Inlet定义(可选)步骤6: 流域总出口指定及子流域划分步骤7:子流域参数的计算
参考
SWAT水文模型原理及数据库简介可参见另一博客文章-【水文模型】SWAT水文模型原理及数据库简介。 SWAT建模过程中出现的各种错误及解决方案见另一博客-【SWAT水文模型】ArcSWAT各种报错总结。 本博客主要介绍SWAT水文模型建立及应用。以下SWAT水文模型建立过程均以洮河流域为例,区域地理位置/水系图如下: SWAT可以用来模拟单个流域或有水力联系的流域系统。每一个流域先被划分为子流域,然后根据土地利用和土壤类型来划分水文响应单元(HRUs)。 模型建立流程如下所示:子流域数据准备→子流域划分→土壤、土地数据准备→气象数据的准备→水文相应单元的划分→率定 步骤1:划分流域边界 使用数据:DEM、河流GIS图层 步骤2:HRU子流域划分 使用数据:土地利用库、土壤库、气象库 步骤3:率定(SWAT CUP) 使用数据:水文站(径流数据) 1.研究区域并非完整流域,如何处理? 我的做法是直接将包含该区域的三级流域拿来分析。 1 DEM数据的利用DEM (Digital Elevation Model) 是描述区域地貌形态空间分布的GIS数据。DEM用一组有序数值阵列形式表示地面高程,是一定范围内规则格网点的平面坐标(X,Y)及其高程(Z)的数据集。在利用SWAT模型建模的过程中,将利用DEM数据进行流域 水系生成 以及 子流域划分 等工作。 1.1 高分辨率DEM数据的获取目前使用较多的高分辨率DEM数据包括 SRTM(Shuttle Radar Topography Mission) 90米分辨率数据以及ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) GDEM(Global DEM)30米分辨率数据两类。这两类数据都可通过中国科学院国际科学数据服务平台进行下载。 本次处理以ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) GDEM(Global DEM)30米分辨率数据为例,根据经纬度1°×1°分片,拼接裁剪得到研究区域DEM数据,具体拼接裁剪过程见另一博客-【ArcGIS】拼接/裁剪得到研究区域DEM高程图。 研究区域内30m分辨率DEM数据如下所示: GIS数据以经纬度或者平面坐标(X,Y坐标系)保存位置信息。ArcSWAT要求所有输入GIS数据具有平面坐标。对于具有经纬度坐标系统的GIS数据,需要将经纬度坐标转化为平面坐标,即进行投影转换。 如若导入投影不对,会弹出以下界面: 将DEM数据在ArcMap中打开,查看图层(Layer)的属性(Properties)中的坐标系(Coordinate System)信息,如下图所示。该对话框上部显示当前该图层的坐标系统为WGS_1984_UTM_Zone_46N 投影坐标。 但以上操作并未实际改变DEM数据的投影。需要将数据按照选定投影进行输出。右键点击图层列表中的DEM数据,选择Export Raster Data,如下图所示。 子流域划分的关键步骤 ,包括 : 加载DEM(可选)添加掩膜指定研究区域(加载或手绘Mask)(可选)加载河网水系DEM处理指定最小子流域面积(临界阈值)编辑河网节点计算子流域参数(可选) 设置水库 2.1 准备工作:启动ArcSWAT分区模块启动ArcMap,打开一个空文档,在【Customize】菜单中,点击Extensions,激活至少以下四个扩展模块:Spatial Analyst、SAWT Project Manager、SWAT Watershed Delineator、Data Interoperability。其他模块根据所需进行激活。 在SWAT Project Setup 下拉菜单中选择建立工程,在如下图所示对话框中选择工程存放路径及名称,选择读取数据库的位置。 DEM通过Load from Disk,路径选择前文保存的DEM数据。 加载DEM数据之后,单击DEM projection setup按钮定义DEM属性,如下图,查看并确认信息是否准。Z Unit选择为meter。 说明:若加载的DEM大小已剪裁好,则可不使用Mask。 加载DEM之后,就可以选择加载Mask,其主要作用是:准确地确定研究区域,减少处理DEM的数据量。如下图所示,共有三个选项: (1)从硬盘加载; (2)从图中选择; (3)手动绘制。手绘Mask完成之后,点击右键选择Stop Editing即可。 数字化河网通过Burn In进行添加,可对河网及子流域生成进行“引导”。 加载河网的好处在于,可以更好的生成与实际较符合的河网水系,尤其在河流下游的平坦区域。可根据情况,添加“水系”所在文件路径。 单击按钮,进行河网的生成和计算。 流域内将要用来做径流、泥沙和水质校准的水文站点、水质站点,可以定义为OUTLET,以便更好地定位监测点的位置,以作校准、验证之用。在这里也可以直接指定流域总出口的位置。注意这些站点必须是临近河边的测站。也可以手动编辑所有的Outlets、Inlets,单击ADD按钮可以直接在水系上添加一个节点,也可以单击 DELETE删除节点。编辑完成之后,单击右键选择Stop Editing。 如果选择Add by Table进行流域出口的加载,打开如下所示窗口: 将此文件保存为.dbf格式后,可成功导入在SWAT中: 单击按钮,选择全流域outlet,可以选一个或多个(按住shift 进行复选),按钮可以取消所作选择。 单击Calculate subbasin parameter 按钮,进行子流域各参数的计算。 如若有水库,可通过按钮,可添加流域内的水库,该水库位置会自动吸附在附近的节点处。 总结: 当流域划分完成之后,单击Exit按钮退出划分过程。ArcSWAT产生的栅格数据集,将从SWAT项目目录Watershed\Grid转移到Project Raster Geodatabase。流域划分完成之前,Watershed\Grid目录中的栅格以ESRI GRID格式存储,以提高执行效率。一旦划分完成,它们将会被转移到Raster Geodatabase,以简化项目的数据存储。 参考1、CSDN博客-SWAT模型教程—土地利用、土壤数据、气象数据的处理 2、CSDN博客-运行Arcgis和SWAT模型遇到Error Number 91和Error Number -2147467259报错怎么办? |
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