Методика створення точних дренажних мереж (і водозборів) з високої роздільної здатності LDAR DEM?

Це не перший раз, коли я натрапив на це питання; видається, що я не в змозі створити правильну модель дренажної мережі та отримані водозбору з даних LiDAR повного дозволу (1 м осередків).

Коли я узагальнюю набір даних LiDAR, перетворюю його на цілий DEM і заповнюю раковини, все добре, і я можу легко створити те, що видається дуже узагальненою моделлю. Однак я хотів би створити детальну модель сайту для масштабної карти, і саме тут у мене виникають проблеми.

Я мушу зазначити, що більшість проблем виникають у більш плоских районах.

Мені б хотілося, щоб дренажна мережа точно стежила за місцевістю, але коли я використовую, створіть дренажну мережу з цілого вводу ДЕМ, то отримані потоки є дуже загальними і часто «відключаються» в місцях, де цього не повинно бути. Потоки навіть близько не стежать за природними хребтами в місцевості. Існує також багато сегментів «сирота» або «нікуди». Коли я використовую вхід DEM з плаваючою точкою , отримана дренажна мережа є детальною та точною, але дуже відключеною, згрупованою та «засміченою» сирітськими потоками.

Я підозрюю, що моя проблема лежить десь у підготовці даних; введення DEM з цілою чи плаваючою комою, заповнення раковин правильно і т. д. Або могло бути, що я повинен якось обробити поверхневі дані, щоб спочатку створити "гідрологічно правильний" вхідний DEM?

Чи може хтось описати правильну методологію створення мереж та водозборів безперервного водовідведення, використовуючи LiDAR високої роздільної здатності?

На даний момент я маю більший успіх у створенні моделі з цілого вводу DEM. Однак це не ідеально для детального масштабного аналізу:

Перше додане зображення - це модель, отримана з цілого вводу DEM. Кілька очевидних проблемних областей обведено. Зверніть увагу, що насправді є потік у головному дренажному каналі. Я додав дуже узагальнену версію потоку.

EDIT: Як я вже згадував, я маю більший успіх у створенні моделі з цілого вводу DEM. Наступні знімки екрану ілюструють, чому це так. Навіть незважаючи на те, що цілий вхід DEM має багато проблем, як видно вище, він все ще створює дренажну мережу, яка менш від'єднана, хоча і не відповідає характеристикам місцевості. Як ви бачите на зображенні безпосередньо нижче, використовуючи вхід DEM з плаваючою точкою, створюється дуже відключена і кластеризована мережа, повна маленьких осиротілих сегментів.

Растровий накопичувальний потік виробляється з плаваючої точки DEM

Растр накопичення потоку, отриманий з цілої цілісної DEM

Наскільки я можу вирахувати, обидва методи дають різно різні результати, обидва методи непридатні для детальної моделі.

EDIT: Прошу вибачення за те, що я продовжував цю публікацію довше і довше (можливо, я не висловлююсь чітко англійською мовою) Щоб додатково проілюструвати проблему з використанням плаваючої точки DEM для введення, я додаю отриманий вихід Stream Link, а також отримані вододіли. Що я очікую - це безперервна мережа потоків і вся територія, покрита басейнами, які впадають одна в одну.

Потокове посилання, що виробляється з вхідної DEM з плаваючою комою:

Басейни вододілу, виготовлені з вхідної плаваючої точки DEM:

Ось приклад (прилеглої області, ті ж дані), де змінюється весь напрямок потоку басейну завдяки використанню цілочисельних входів DEM: Червона стрілка - напрямок потоку моделі, а синя стрілка - напрям фактичного потоку . (сині лінії - фактичні потоки; червона мережа - це порядок передачі похідних мереж LiDAR)

Посилання на дані: https://www.yousendit.com/download/MEtSOGNVNXZvQnRFQlE9PQ (закінчується 13 травня 2011 р.)

Чи плануєте Ви використовувати GIS-аналіз GRASS? У мене є досвід, що алгоритми GRASS мають дуже гарну точність у аналізі гідрології. Наприклад, я хочу створити щось на зразок дренажної мережі на DTM з роздільною здатністю 5х5м. Я порівняв інструменти ArcMap (включаючи ArcHydro Tools), і ви можете переглянути результат на першій картинці (червоні лінії). Потім я спробував використовувати функцію GRASS GIS 'r.stream.extract', і я отримав результат, показаний на малюнку 2 (червоні лінії). Обидві дренажні лінії утворюються з площею 3 га.

Це насправді інакше, і він має досить точністю у порівнянні з реальними потоками (малюнок 3, реальні потоки синього кольору). І GRASS GIS має безліч гідрологічних інструментів, тобто для генерації зони уловлювання.

Що стосується генерації правильних гідрологічних моделей висот, які також називаються примусовими для дренажу, ANUDEM , на сьогоднішній день , як мені відомо, залишається найкращою. Це програма, яка використовується для генерування канадського національного набору даних про висоту (CDED, іронічно зберігається у вигляді цілих лічильників). Також інструмент TopoToRaster в ArcGIS використовує Anudem під кришкою (перегляд або три позаду струму).

USGS використовував іншу програму для моделі США, Delta3D від AverStar, але коли я поцікавився (десять років тому), це була спеціальна програма і недоступна з полиці (хоча за кілька 100 тисяч вони адаптували її для наших потреб ).

Мені невідомі будь-які інші інструменти для створення моделей висот, пов'язаних з дренажем, але я хотів би почути про них.

Ще в коледжі я працював над проектом, який зробив це досить добре. Я не гідролог, і не закінчив проект (закінчив), але ви можете перевірити це:

TauDEM 5.0

Як я пам’ятаю, це спрацювало досить добре. Це безкоштовний інструмент і може бути саме тим, що вам потрібно.

Редагувати: Прочитавши ретельніше запитання, я вважаю, що це саме той інструмент, який вам потрібен. У нього немає роз'єднань, як ви описуєте, весь потік продовжується за течією, тобто немає осиротілих потоків. Більшість DEM обчислює напрямок потоку лише з 8 можливих напрямків, N, E, S, W і NE, SE, SW, NW. Це призводить до неприродного потоку. TauDEM має зважений напрямок, він може текти в 360 градусах. Він матиме більш природний потік, і я припускаю більш точний.

Крім того, якщо у вас є кілька ядер, вони використовуватимуть їх. Використовуючи LiDAR з високою роздільною здатністю, TauDEM повинен досить швидко обробити те, що вам потрібно.

Дякую всім за внески. Я зробив висновок, що поверхня LiDAR з повною роздільною здатністю непридатна для такого типу аналізу.

Зокрема, до питання про використання цілого чи плаваючої точки: Integer найкраще для швидкості, зберігання та уникає деяких видів дрейфу через помилки округлення. Однак при використанні цілого числа не використовуйте лічильники для значень Z (висота)! Змініть вертикальні одиниці на сантиметри або міліметри або збережіть їх як метри та масштабуйте значення (помножте на 100 або 1000), що має той самий ефект. Якщо це неможливо, використовуйте плаваючу крапку.

Аналіз схилів та аспектів та інші похідні другого та третього порядку особливо чутливі до грубості цілих висот на основі метрів. Це дійсно погана практика, проте це також стандартна практика.

Дивіться Аналіз місцевості: принципи та застосування (John Peter Wilson & John C. Gallant), зокрема розділ 2.7.2 Вузли висоти та вертикальна точність та геоморфологічна характеристика цифрових моделей висоти ( Jo Wood ), пошук "цілочисельного округлення". Обидва ці документи вагомі. Я вперше усвідомив проблему через стислий і зрозумілий опис проблеми в документі про побудову першої континентальної моделі висоти для Австралії (близько 2000 р.) За допомогою програмного забезпечення ANUDEM , але зараз я не можу її знайти.

Не знаю, чи це допоможе, але я ненадовго написав повідомлення в блозі на гідромережі на 1см LIDAR DEM. Можливо, будуть для вас кілька самородків.

http://www.thadwester.com/1/post/2011/03/hydrologic-networks.html

Просто думав, що я додам щось більше, щоб подумати тут. Я зараз запитую, чи взагалі працює процес розмежування водойм. У мене є модель, яку я вручну редагував, і я постійно переходжу над областями, які просто помиляються. Я не думаю, що я взагалі можу покластися на комп'ютерні моделі ArcGIS ...