ArcGIS雨涝风险模拟

这次突如其来的河南大暴雨，给当地人民的生命财产造成了重大损失，同时也牵挂着全国人民的心弦，各行各业都在尽自己最大的努力帮助河南战胜洪灾，在GIS行业中，ArcGIS拥有着天下无敌般的空间分析功能，本次，小飞飞结合之前的工作经验，梳理出一套ArcGIS雨涝风险模拟的思路，希望和大家共同探讨，不断完善，也希望通过GIS视角，共同为雨涝灾情的应急防控贡献一份微薄之力。

本文以模拟广州市雨涝风险区域为例！

01基本原理

首先搞明白什么是地表径流：地表径流指的是降水或融雪强度一旦超过下渗强度，超过的水量可能暂时留于地表，当地表贮留量达到一定限度时，即向低处流动，成为地表水而汇入溪流的水量。

本文的原理是这样的：在区域的天然流域范围内，降雨后蓄水量大于地面高程就会形成的地表径流（mm），从而结合地形雨涝区域，然后根据不同的程度进行风险分级。

02数据与模型

原理虽然清楚，但是涉及的内容可不简单，基础的数据包括——

降雨量

地表径流

高程（DEM）

集水流域

1. 降雨量：降雨量的数据可以到中国气象数据网去获取：http://data.cma.cn/data/cdcindex/cid/0b9164954813c573.html。

本次我们用的是广州市30年长时间序列的平均降雨量。（当然，你也可以获取极端降雨数据等等，都可以去中国气象数据网查找）。

2. 地表径流：地表径流量需要根据降雨量和径流系数（不同地表覆盖的径流系数）来计算，参考的计算模型数“双评价指南”的模型：

步骤基本就是这样：降雨量数据插值计算得到降雨量的空间分布数据——然后乘以对应的不同地表覆盖的径流系数，得到径流量数据：

广州市径流量模拟数据示意图

3. 高程（DEM）：DEM栅格数据可以到地理空间数据云网站去获取：http://www.gscloud.cn/。这个我们获取的是广州市的DEM数据，加个山地阴影和背景来表达一下广州市的高程：

广州市高程数据示意图

4. 集水流域：集水流域需要我们根据DEM数据来进行提取，应用到的是GIS水文分析的方法，具体的操作大家可以看下我们很早很早之前的文章（直接点击即可跳转）：

提取出广州市的集水流域：

03雨涝风险斑块识别

下面我们开始进行雨涝风险斑块的识别。

第一，提取集水流域内的高程与径流量：我们分析雨涝风险，要在集水流域的范围内进行，所以，需要利用“按掩膜提取”工具，将集水流域范围内的DEM和径流量提取出来，这步操作很简单哈！

第二，提取蓄水量（深度）数据：利用“表面体积”工具，结合径流量计算出每个像元的流量（体积），然后根据DEM数据计算出每个像元的蓄水量（深度）数据；

第三：雨涝风险斑块识别：利用栅格计算器工具，将提取出来的蓄水量与DEM相减（注意：下图的中“径流量”指的就是“蓄水量”哈）——

将结果中大于零的值提取出来，就是蓄水量大于高程的数据，也就是会形成雨涝积水的区域；当然，对于洼地区域，要先计算洼地深度，然后同样的方法进行相减，然后取大于零的数值。（计算洼地深度也可参见上述的水文分析教程。）

图中蓝色的数据，就是容易形成雨涝风险的区域，可以根据具体数据进行分级，放大看一下——

03雨涝风险等级划分

其实到上一步做完，已经完成了大部分工作，最后呢，我们来进行下雨涝风险等级的划分。核心的思路是分级雨涝斑块的集聚程度。

我们把上一步的雨涝数据转为矢量数据（工具：栅格转面），然后在将矢量数据（工具：要素转点）转为点数据，就是这样——

然后进行核密度分析，将结果进行分级表达——

这里我们就分为两级啦，具体分多少级大家根据实际需要来进行哈，后续的生活生产要素配置、基础设施建设、以及城市的雨涝应对策略措施等内容可以参考该结果进行因地制宜的统筹安排。

最后再说明一下，本文主要是小飞飞快速梳理出的一个思路框架，算不上具体的教程，只是希望和大家共同探讨，不断完善，以通过GIS视角，共同为雨涝灾情的应急防控贡献一份微薄之力。

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