搜索
Data Pre-Processing for SWAT(2013-02-2615:26:41)转载▼Written by Laura Briley, 2010 University of Michigan/NOAA/CIRES主要介绍SoilandWaterAssessmentTool(SWAT)中数据的预处理。SWAT这个分析工具主要需要4种数据：1.数字高程模型(DEM)2.土地利用数据3.土壤数据4.气候数据也可以输入其他数据组，但这是可选的。以下介绍内容的目的是：给SWAT新手提供数据处理步骤和数据预处理方法，以便运行SWAT。1.软件：MapWindowGIS下载或安装最新版的Map Window GIS，这个软件可以很容易地将数据转换到MWSWAT所需要的格式。2.加载全球数据格网（World Data Grid）地图使用UTM投影，数据处理过程中要使用UTM投影。有些情况下，数据会被指定为这种投影，或者被重新投影以匹配UTM投影。a.下载WorldData Grid压缩包解压并打开文件，双击图标。3.选择兴趣区域如果你有一个特定的流域需要建模，你可以通过下面的资源来定位这个流域。以下例子取一个具体的流域作为兴趣区域。如果你要手画一个区域，请在地图窗口关掉没有用的数据图层，留下有用的数据图层，国家图层往往有用。通过放大图层，更加便于选定区域。a.下载兴趣区域的全球流域图层数据（ GlobalRiverBasinShapefile ）按大洲分类，下载后解压。b.添加数据单击向Map Window里添加流域文件。大多数情况下，会出现一个投影提示。确定是否将新的图层重投影为MapWindow里现有图层的投影。如果看不到新图层，把它拖动到顶部的legendlist就可见了。关掉不需要的图层。在可以看到整个流域的边界的情况下，尽可能的放大流域区域的图层。如果要高亮流域区域，使用工具在流域区域内点选即可。C.创建新图层只有在3.a中没有使用预先定义流域边界文件的情况下，才会执行这步。在插件栏里选择ShapefileEditor，激活工具条。使用创建新图层。将图层类型设置为多边形。这样就有了一个流域的图层。接下来，就可以画流域了，可以使用或者添加图层来描绘流域边界。前者通过单击确定多边形的顶点（会有直线连接各个顶点），双击完成，务必保证是封闭图形。后者可以加载事先定义好的图层边界图形（圆、多边形、椭圆），设置下尺寸就可以。d.创建流域边界剪切文件创建一个用来剪切数据的包围流域边界的矩形。首先，创建一个矩形类型的图层数据文件，以“clip”字样命名以表明这个文件是用于剪切数据的。示例中，我们以“square_clip”命名该文件，在流域边界附近预留足够的空间，防止剪切得太靠近而丢失数据。新图层添加到窗口以后，为了看到图层下面的内容，可以调整透明度。如何调整呢？点击图例，选择属性即可，里面有很多选项可供修改。4.确定流域所在位置的UTM区域a.识别确定流域所在位置的格网，务必在datalayer下选定dem_srtm_grid图层。点击图标，然后在格网里单击一下，就可以读取格网信息，需要记录下来的信息就是里面的SRTM值。b.格网矩形虽然不是真实的UTM区域，但仍然很重要。记下这个值以及是否在北半球还是南半球。5.DEM数据预处理a.在网站：下载DEM数据。首先更改第三个选项，选择ArcInfoASCII格式，然后在地图上选择包含流域的格网矩形（gridbox）。TileX和TileY需要和4.a里identify出来的一致。所有box都选定以后，点击黄色小框，开始search，并从CSI服务器下载。b.重投影裁剪的方块在准备将裁剪出来的放块纳入DEM的时候，方块必须重投影来和DEM保持一致。在插件菜单里打开GIS-Tools，确保图例里这个方块是被选定的，转向GIS-Tools，矢量，重投影一个shp图层，选择裁剪出来的图块，使用以下投影选项：点击OK，不要将这个添加到地图里，因为地图是一个不同的投影，。重启MapWindow.c.合并格网矩形如果你的流域没有跨域格网矩形，只占用了一个格网矩形，那么跳过这节，直接看5.d。在一个新建的MapWindow项目里，添加DEM数据的时候，要一个格网矩形一次地添加。这些文件会非常大，需要很长时间加载。在插件栏里点击GISTools，然后这个tool就会出现在MapWindow里的工具栏里。为了能够使用square_clip剪切区域，格网矩形必须要合并成一个。在GISTool里选Raster\MergeGrids，一次添加一个，继续添加点击，添加结束，点击OK，保存输出格式为ASCII、名称。d.剪切首先，清空所有图层，加载新的合并后的图层。然后将这个图层附加到早前创建的square_clip图层文件，这样就描绘出了流域。加载square_clip图层文件，拖动到列表的顶部，所以就显示在地图上，还可以放大到所需要的区域。6.UTM坐标系重投影MWSWAT要求输入文件的单位是米制，并且是等积投影，所以我们必须重投影这些文件。MWSWAT开发者通常使用UTM坐标系。尽管UTM坐标系并不是完全的等积投影，但是在容许误差内是可以接受的。a.重启MapWindow并添加剪切的DEM（退出并重启MapWindow的目的之一是：清除投影缓存）选择GISTools\Raster\ReprojectGrids,添加layer，点击OK。Ⅰ.Category:投影坐标系Ⅱ.Group:UTM-WGS84Ⅲ.Name:WGS1984UTMZone##（##是在3.d里确定的UTMZone）Ⅳ.单击OK，不要添加新图层进来，因为投影不同了。Ⅴ.关闭MapWindow。b.为了检查我们重投影的地图是否正确，我们重投影一下流域和图层数据集来确认一下地理位置。Ⅰ.打开流域shapefile文件，选择Tools\Vector\AssignProjectiontoShapefile1.选定流域shapefile文件①Category：GeographicCoordinateSystems②Group：World③Name：WGS1984Ⅱ.将流域图层添加到DEMUTM图层，系统会询问是否要将流域图层重投影到DEMUTM坐标系里，选择同意重投影，并保存一个叫watershed_name_reprojected新文件,加载这个新文件，检查DEMUTM的地理位置。Ⅲ.关闭MapWindow。c.重复步骤5b中I-Ⅲ，把剪切图块手动转换到WGS1984坐标系，然后添加到DEMUTM地图中，并选择重投影到地图。把square_clip_reprojected重命名square_clip_UTM。d.使用square_clip_UTM修剪DEMUTM，把missingvalues都删除。7.保存MWSWAT输入文件保存新的修剪过的DEMUTM文件和流域UTM文件，以一种能够说明他们是用于SWAT的方式，比如：DEM_utm_SWAT。8.土地利用数据的预处理a.下载兴趣区域的土地利用数据在一个新的MapWindow工程中，加载世界坐标格网，打开landuse_grid，如果你对流域所在区域不甚明了，那就把流域shapefile也加载上来。确定流域在哪一个landusebox里。关闭并重新打开一个MapWindow工程，加载landuseTIF文件，这个文件要和之前的landusebox相对应。c.按照4c里的说明，用square_clip剪切landuse地图，但是这次点选上“CliptoExtends（First）”选项。d.按照5a的说明，把剪切的landuse数据重投影到UTM，加载square_clip_UTM检查地理位置是否正确。e.使用square_clip_UTM修剪landuse_UTM。f.将landuse_clipped_UTM另存为land_utm_MWSWAT。9.土壤数据的预处理a.下载兴趣区域的土壤数据b.以下步骤参照8中。10.气象数据如果有气象数据，那么可以把气象数据也加到SWAT工具里，这样仿真效果更好。在输入文件格式问题上，有以下几点需要注意。SWAT接收以下几类数据：温度（摄氏度）降水（毫米/天）风速（米/秒）太阳辐射（MJ/平米）相对湿度（fractional）潜在蒸散（mmH20）a.创建一个TXT文件，存放天气位置和状态信息必须要清楚采集气象数据的精确位置。还要保证文件格式精确符合要求。文件包括：气象站的经度、纬度、高度，并且每一个气象站都要有一个六位数的ID，如果没有，就创建一个ID。b.为每一个环境变量和气象站建独立的文件夹