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ArcGISで水文解析を行う方法 (Spatial Analyst)

ナレッジ番号：3035 | 登録日：2023/05/29 | 更新日：2024/11/21

概要

ArcGISでは、標高値を持つラスターデータ（DEM）を利用して水文解析を行い、流向、累積流量、河川網、水系（流域界）を算出できます。
※Spatial Analyst エクステンション製品が必要です。

前提条件

標高値を持つデータ（DEM）は、投影座標系（メートル単位）である必要があります。データが地理座標系（緯度経度単位）である場合は、あらかじめ投影座標系に投影変換してください。ラスターの投影変換は ArcToolbox → [データ管理ツール] → [投影変換と座標変換] → [ラスター] → [ラスターの投影変換 (Project Raster)] ツールを使用して行います。

ArcGIS バージョン 10.5 より地理座標系（緯度経度単位）の DEM であっても、メートル単位の鉛直座標系（例：[EGM2008 Geoid]）を定義することで、水文解析ができるようになりました。

（標高値を持つデータ：長野県松本市安曇地区（島々）付近）

フローチャート

ArcGIS で水文解析を行うには以下のフローチャートで行います。

フローチャート図

標高値を持つラスターデータの凹地（窪地）の除去処理を行います。
・ArcToolbox → [Spatial Analyst] ツール → [水文解析] → [サーフェスの平滑化 (Fill)] ツール
※[入力サーフェスラスター ] に標高値を持つラスターデータを設定します。
流向を算出します。（各ピクセルの値より傾斜方向を計算します。）
・ArcToolbox → [Spatial Analyst] ツール → [水文解析] → [流向ラスターの作成 (Flow Direction)] ツール
※[入力サーフェスラスター] に凹地の除去処理をした標高値を持つラスターデータを設定します。

（算出された結果のピクセル値はそれぞれの方位を意味します。）
1 東、2 南東、4 南、8 南西、16 西、32 北西、64 北、128 北東
累積流量を算出します。（流向ラスターの下り勾配にあたる全ピクセル値より累積流量を計算します。）
・ArcToolbox → [Spatial Analyst] ツール → [水文解析] → [累積流量ラスターの作成 (Flow Accumulation)] ツール
※[入力流向ラスター] に流向のラスターデータを設定します。
河川網を作成します。
・ArcToolbox → [Spatial Analyst] ツール → [水文解析] → [河川次数ラスターの作成 (Stream Order)] ツール
※[入力河川ラスター] に累積流量のラスターデータを、[入力流向ラスター] に流向のラスターデータを設定します。

（河川が合流するにつれて次数の値が大きくなります。）

（参考）河川網をフィーチャに変換できます。
・ArcToolbox → [Spatial Analyst] ツール → [水文解析] → [河川ラスターをフィーチャに変換 (Stream to Feature)] ツール
※[入力河川ラスター] に河川次数ラスターデータを、[入力流向ラスター] に流向のラスターデータを設定します。
水系（流域界）を算出します。
・ArcToolbox → [Spatial Analyst] ツール → [水文解析] → [流域ラスターの作成 (Basin)] ツール
※[入力流向ラスター] に流向のラスターデータを設定します。
ある地点から上流域の水系（流域界）を算出します。
・ArcToolbox → [Spatial Analyst] ツール → [水文解析] → [集水域ラスタの作成 (Watershed)] ツール
※[入力流向ラスター] に流向のラスターデータを設定します。
　[流出点データとして使用する入力ラスタ、またはフィーチャ] にポイントデータ（※）などを設定します。

※ポイントデータの作成方法はこちらをご参照ください。
流動距離を算出します。
・ArcToolbox → [Spatial Analyst] ツール → [水文解析] → [流動距離ラスターの作成 (Flow Distance)] ツール
※[入力河川ラスター] に累積流量ラスターデータを、[入力サーフェスラスター] に凹地の除去処理をしたラスターデータを設定します。