学习记录五：VIC模型—研究流域的提取（DEM数据处理）
一、VIC模型介绍
VIC模型是由Washington大学、California 大学Berkely分校以及Princeton大学的研究者基于Wood等人的思想共同研制出的大尺度分布式水文模型（陆面过程模型+汇流模型）
模型特征：
①VIC模型是一种基于SVATS ( Soil Vegetation Atmospheric Transfer Schemes)思想的空间分布网格化的大尺度分布式水文模型，易于气候模式嵌套；
②具有很强的物理基础，能够考虑天气、土壤性质、地形、植被的综合作用，同时能够灵活处理各种复杂应用条件；
③VIC模型同时进行陆-气间能量平衡和水量平衡的模拟，通过汇流模型将网格上的径流深转化成流域出口断面的流量过程，该模型弥补了传统水文模型对热量过程描述的不足；
④输入变量易于获取，最少的气象驱动数据为最大最小气温和降水，土壤和植被参数与其他陆面过程基本一致，易获得；
⑤适合于长时间尺度的水文循环和物质循环研究；
⑥开源代码，易于做模型的改进与发展。
二、VIC模型所用软件
ArcGIS软件（Arcmap）：处理空间数据
Cygwin：Windows下的虚拟Linux操作系统，用于模型程序的编译及模型的运行
Visual c++：用于一些数据处理的程序编译和运行
Editplus：易于看txt文件和程序
三、VIC模型操作流程
步骤一：研究流域的提取
步骤：数据获取-拼接-填洼-流向-流量-创建水文站点-捕捉倾泻点-分水岭/集水区
软件：ArcGIS Pro
1.DEM数据获取：地理空间数据云（SRTMDEM 90M分辨率原始高程数据）
2.DEM数据拼接：镶嵌至新栅格
这里要注意设置像素类型，否则可能出现拼接错误，导致后续结果出现问题
参考：ArcGIS从两个DEM数据镶嵌结果错误说起 - https://zhuanlan.zhihu.com/p/30718925
3.填洼：Spatial Analys工具水文分析-填洼 Fill
注意：在运行环境中设置并行处理因子，将里面的值设置为“0”
4.流向分析：Spatial Analys工具水文分析-流向 Flowdirection
注意：在运行环境中设置并行处理因子，将里面的值设置为“0”
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。输入一个无凹陷点的DEM（填洼后），进行流向分析，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。
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，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。
5.计算流量：Spatial Analys工具水文分析-流量 Flowaccumulation
注意：在运行环境中设置并行处理因子，将里面的值设置为“0”
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：
参考：ArcGIS水文分析实战教程（5）细说流向与流量-https://blog.csdn.net/liyuanxiang1984/article/details/73863609
6.确定水文站所在的位置
①创建水文站点矢量文件（设置存储位置、名称、类型、坐标系）
②采用矢量文件编辑功能Editor，创建水文站点，右键选中站点设置坐标（X，Y）
③移动水文站点位置，结合流量分析的图，确保站点在河流水系上
（这里手动移位后经纬度就对不上了，但看所有教程都如此，只能尽量减小差异吧）
④保存站点矢量文件
7.确定流域水文出口：Spatial Analys工具水文分析-捕捉倾泻点 SnapPourPoint
8.提取某水文站控制断面以上流域：Spatial Analys工具水文分析-分水岭 Watershed（ArcGIS Pro中是集水区）
注意：在运行环境中设置并行处理因子，将里面的值设置为“0”
学习参考视频：
总结：两天时间，终于学会VIC模型步骤一（研究流域的提取），期间每解决一个问题前进一步都非常有成就感（其实都不是什么难题，我基础比较差）。得出的经验就是，在整个操作过程中，如果运行环境中有需要设置并行处理因子的，一定要记得设置为“0”，否则出来的结果是错误的，我因为这个问题，所有步骤重新做了好几遍！！反正在处理过程中，如果每个步骤地理处理运行很快的话，可能就是出现问题了，一定要检查下结果是否正确，正常情况下，填洼、流向、流量、集水区处理都很慢。
遗留问题：我的研究区需要划分好几个区域进行研究，VIC模型好像不可以先将流域划分再进行后续处理，多个点集水区处理出图很奇怪，这个问题我还没整明白，得再研究学习一下，目前想法是每个点分开进行集水区处理。
