从数字高程模型（DEM）提取河道是一项常见的水文分析任务。本文使用QGIS软件，详细说明操作步骤。
前期准备
获取数据
准备一个30米、12.5米或更高精度的DEM数据。
点击这里，学习如何获取各类DEM数据
开启SAGA拓展
点击这里，了解如何开启QGIS的SAGA拓展
填洼
使用DEM计算河道的原理是模拟地表水流在重力作用下，从高处向低处汇聚的自然过程。所以为了避免低洼地区对汇流累积量计算的影响，需要对DEM进行填洼预处理。
在QGIS工具箱中，找到GRASS节点下的 栅格(r.) -> r.fill.dir。如下图所示。
特别注意：输入图层名称请使用英文。中文名称会导致GRASS输入乱码，最终导致填洼失败。
汇流累积量计算
汇流累积量计算的原理是基于填洼后的无洼DEM，首先为每个栅格单元格计算其水流方向；然后，根据此流向，统计每个单元格所接收到的、来自其所有上游单元格的水流累积数量（或以面积为单位的汇水量）。我们通过汇流累积量的计算，可以得到河道的分布范围。
在QGIS工具箱中，找到SAGA节点下的 Terrain Analysis -> Flow Accumulation (Top-Down)工具。
Flow Accumulation (Top-Down)核心参数说明如下：
Elevation：核心输入，设置为填洼后的DEM。
Accumulation Target：功能未知，通常设置为填洼后的DEM。
Weights：可选参数。为每个单元格应用权重的网格，允许用户模拟不同的流动场景或物质累积。
Linear Flow Threshold Grid：可选参数。将此网格数值与Linear Flow阈值比较，而不是与汇流累积量进行比较。
Channel Direction ：可选参数。用于定义现有河道流向的输入网格。数值含义：0-7 = 北、东北、东、东南、南、西南、西、西北。
Method：计算算法。常用选项如下：
- Deterministic 8 (D8)：所有水流都流向坡度最陡的单个下坡相邻节点。
- Multiple Flow Direction (MFD)：根据坡度将水流分配到多个下坡相邻节点。
- Deterministic Infinity (D-Inf): 使用三角形多方向水流算法。
Thresholded Linear Flow：布尔选项，用于启用或禁用特定的Linear Flow阈值。
Linear Flow Threshold：允许的Linear Flow最小值约束条件。
Convergence：多流向算法（Freeman 1991）的计算因子。
Step：可选参数。用于测试目的，仅在具有特定步长距离的单元格处生成汇流。（最小值：1，默认值：1）
Flow Accumulation Unit：汇流累积计算单位，单元格面积或单元格个数。（默认为面积）
Prevent Negative Flow Accumulation：确保累积量大于零，主要用于计算累积量平衡数值。
浏览官方文档
执行完毕后结果如下图所示。若筛选出了过多非河流区域，请确认DEM数据中河流边界是否清晰以及填洼结果是否满意。
提取河道
我们通过查看图像的数据分布情况，以及河道处的累积流量值。使用栅格计算器，将满足汇流条件的像素提取出来（图像二值化）。栅格计算器所使用的表达式如下所示。
("Flow Accumulation@1" > 1000000) * 1
Flow Accumulation@1：栅格图层及通道编号。
1000000：汇流累积量的边界值。
点击这里，了解更多栅格计算器的使用方法。
栅格转矢量
打开QGIS菜单 栅格 -> Conversion -> 栅格矢量化，将上一步得到的二值化图像，转换为矢量图层。注意，为了保证矢量数据的连通性，请勾选 使用8向连通。如下图所示。
更多QGIS使用问题，欢迎留言或联系我们。转载须注明出处。