傾斜面の標高トレンドを削除しますか?


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DEMサーフェスからトレンドを削除するための既知の方法論はありますか?

たとえば、川のDEMがある場合、その川は高地(上流)から低地(下流)に流れます。水面の最上部から川底までの距離が川全体で同じであっても、ラスタの下流部分のDEMの標高値は低くなります。これらの値を均等にして、同じ深さの領域も同じ高さになるようにすることは可能ですか?

この傾向を取り除く場合、河床の浸水など、DEMの全体的な特性を保持することが理想的です。ここに画像の説明を入力してください

回答:


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@julは「トレンドサーフェスを計算し、最初のDEMからそれを差し引いトレンド除去された」トレンドトレンドを取得する必要があります」が正しいですが、この場合は「ディップを維持する」ために簡単な手順が必要なようです。「トレンドサーフェス」が元のDEMに非常に近い場合、残差はサーフェスの局所特性を保持しません。したがって、避けるべきテクニックには、すべてローカルテクニック(スプライン、フィルタ、および(特に)クリギング)があり、優先するテクニックはグローバルです。

単純で堅牢な直接アプローチは、川の近くでDEMに平面を適合させることです。 (ユークリッドによれば)平面は空間の3つの(非共線)ポイントによって決定されるため、これは派手な技術や重い計算を必要としません。したがって、1つのポイント(x1 '、y1'、z1 ')=(座標、標高)の川の頭、別のポイント(x2'、y2 '、z2')の下流端、および3番目のポイントの選択(x0 '、y0'、z0 ')は、最初の2点を結ぶ線分から離れて選択します。(これらの座標は、すぐに変更するため、素数で示されます。)この最後の点は地表またはその近くのポイントに対応する必要があります!実際、最初の適切な選択は、その高度を上流と下流の高度の平均、z0 '=(z1' + z2 ')/ 2に設定することです。

ポイント(x0 '、y0'、z0 ')をローカル座標系の原点として採用することにより、計算が容易になります。これらの座標では、他の2つの点は

(x1,y1,z1) = (x1'-x0',y1'-y0',z1'-z0') 
(x2,y2,z2) = (x2'-x0',y2'-y0',z2'-z0'). 

元の座標系の(x '、y')の任意の位置は、この新しいシステムの座標(x、y)=(x'-x0 '、y'-y0')になります。原点(0,0,0)を通過する平面には、z = a * x + b * yという形式の方程式が必要であるため、これにより問題は次のように軽減されます。

点(0,0,0)、(x1、y1、z1)、および(x2、y2、z2)を通る平面について、z = a * x + b * yの形式の方程式を見つけます。

ユニークなソリューションは、計算することです

u = z1 y2 - z2 y1
v = x1 z2 - x2 z1
w = x1 y2 - x2 y1

どの用語で

a = u/w, b = v/w.

これらの2つの数値aおよびbを見つけ、2つの元の座標x0 'およびy0'を呼び出して、フォームのラスター計算

[DEM] - a * ([X'] - x0') - b * ([Y'] - y0')

DEMから「傾き」を削除します。この式では、[X ']は元の座標のx座標グリッド指し、[Y']は元のy座標グリッドを指します。結果のDEMは、最初に選択した3つのポイントのそれぞれで同じ標高(つまり、z0 ')を持つことが保証されます。他の場所で何をするかは、DEM自体に依存します!


(このアプローチが三角法または最小二乗機械へのすべての参照をどのように回避するかを読者が理解することを願っています。:-)



@Dan良い点:で、前のポストgis.stackexchange.com/questions/10959/...の密接これに関連したルックス。
whuber

前の質問も私のものでした-より簡潔に質問をするために、それを改良すべきだと感じました(たとえば、ディップを保持する必要がある)。このタイプの分析を実行するコードを探しましたが、失敗しました。役に立つArcObjectsを使用するものを知っていますか、またはゼロから始める必要がありますか?助けてくれてありがとう-それは非常に貴重でした。
レーダー

@Radarまず、この分析を手作業で試します。ある程度の判断が必要であり(これらの3つのポイントを慎重に選択する必要があります)、多くの場合、適切に実行するには反復が必要です。その経験により、計算がどのように機能するかについてのより良い感覚が得られます。また、このアプローチをArcGIS内で提供される線形トレンドサーフェスフィッティングと比較することもできます。
whuber

結構です-上流と下流のポイントの導出はすでに自動化されています。一番難しいのは、その3番目のポイントを獲得することです。再度、感謝します!
レーダー

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トレンド分析でトレンドを解消することは、河川には不十分であることがわかりました。中西部などの地域では機能する可能性がありますが、西部では、複雑な地形のために、単一の線形または多項式サーフェスが河川勾配を非常にうまく近似することはありません。私が代わりに使用したのは、カーネル密度を使用して高地ピクセルの標高を川の加重平均と比較する加重平均です(Winter 2010 ArcUserの記事を参照)。これにより、より「ローカライズされた」結果が生成されます。いくつかの負の値を取得することはまだ可能ですが、これらの値は河川に限定されているようで、急勾配の地域で最も一般的です。最近、「洪水の高さ」をマッピングするための経路距離アプローチを試しましたが、これはしません


トムの発言をありがとう。私たちのサイトへようこそ。ここでお会いできてうれしいです!
whuber

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トレンドサーフェスを計算し、それを最初のDEMから差し引いて「トレンド除去」されたものを取得する必要があります。

トレンドサーフェスを計算するには、任意のサーフェス単純化関数を使用できます(フィルタリング、スプラインスムージング、クリギングなど)。この選択は、このトレンドサーフェスをどのように表示するかによって異なります。

以下はそのためにarcGIS 10.0クリギングを使用する方法の例です。


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私の例では、トレンドサーフェスを取得するための好ましい方法はありますか(たとえば、サーフェスの単純化のタイプ)。
レーダー

それが問題です!それは、どの地形のバリエーションを「トレンド」と見なして削除するか、どの地形のバリエーションを保持するかによって異なります。簡略化が強いほど、地形の局所的な変化を少なくすることができます。whuberが言ったように、ローカルプレーンで構成されるトレンドサーフェスは満足のいくものです。
ジュリアン
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