Basin Length (流域长度) 的概念以及在ArcGIS中的实现
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发布时间：2022-12-30 01:35
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时间：2023-10-28 14:28
Basin length是一个常被用来对流域形态进行定量分析的基础概念，在计算elongation ratio/伸张比、relief ratio/地形起伏比等变量时都要用到它。但是它的定义却众说纷纭，甚至在有peer review 的SCI论文中也没有一个非常明确的定义。
在一些资料（百度百科等）里，它被定义为"流域长度是指流域的轴长，即以河口为中心作同心圆，在同心圆与流域分水线相交处绘出许多割线，各割线中点的连线即为流域长度。"按照这个说法，Basin length就不一定是一条直线。然而，在有的资料里它也会被定义为 " the maximum distance from the watershed boundary to the pour point / 从流域倾泻点到流域边界的最大直线距离（见图一）"( https://gis.stackexchange.com/questions/44307/how-to-find-out-the-basin-length )。这种对Basin length定义众说纷纭的解释让人苦恼。在硕士论文中，我采用了后一种较为简单的解释方法。对此有研究的盆友们请留言，让我们一起对这个概念进行进一步的总结。
一些文献里提到，Basin Length的计算可以通过在ArcMap里使用measure工具进行简单的肉眼测量来实现。但是这种方法有局限性: 1) 肉眼判断出的最大长度可能并不是真的最大长度，进而measure工具的测量结果也不一定是正确的；2) 当被研究的流域数量非常多时，一个个手动测量劳心劳力。
那么如何不费力地准确量出Basin Length呢？我在网上没有找到满意的答案。最近，在整理硕士论文的时候，突然来了灵感: "将流域边界的矢量面状要素转（polygon）为矢量点状要素（points），然后计算这些points到pour point的距离，其中最大距离即为Basin Length"。
顺着这样的思路，我在ArcGIS中进行了如下操作:
在ArcToolBox中，使用Data Management Tools -> Features -> Feature Vertices to Points （图二）。待转换好后，将流域边界放大，发现流域边界已经被转换为红色的points了（图三）。
将pour point矢量图层载入到ArcMap中。在ArcToolBox中，使用Analysis Tools -> Proximity -> Point Distance (图四)。将pour point数据和边界点（points）数据分别填入 Input Features、Near Features，它们填入的顺序并没有太大区别；Search Radius可以不填写具体数值，但需要选择合适的单位，如米或千米。
完成这一步骤后，Table of contents中会出现一个table，打开table即可看到求得的pour point到流域边界各点的距离（图五）。将表格用table to table或table to excel输出，选出其中的最大值，即为Basin Length。
理解了这个思路，不管是直接在arcgis用model builder还是在python中用arcpy，都可实现批量计算多个流域的Basin length了。此步骤很简单，就不再赘述。
