河川勾配を決定するためのワークフロー?


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データに関する限り、私はNHD .shpファイル、10m DEM、およびいくつかのLIDARデータを使用しています。

私の目標は、ストリームのネットワークの100mセグメントの勾配を決定することです。

私はすでにこれを行うことができますが、特に分岐ネットワークをまったく処理できないという点で、私のワークフローは理想的ではないと思います。

もしあなたがすべてこれに取り組んでいるなら、どのようなステップを使用しますか?

さらに、この問題についてここに投稿しました。自分の目標が何であるかを説明するのにはるかに優れた仕事をしたと思います。


最大の問題は、データセットの登録です。ベクトルフィーチャがDEMから直接派生していない限り、ベクトルストリームフィーチャがDEMから識別されたストリームと一致することはまれです。偶然の欠如により、勾配が大幅に失われる可能性があります。たとえば、上流に流れる水を頻繁に見つけます。この問題を「ワークフロー」の一部で解決することを検討していますか、それとも登録はすでに実行されていると思いますか?
whuber

確かにそれは、NHDストリームの中心線をDEMとメッシュ化しようとするときに遭遇した問題の1つです。2つのデータセットの登録に関して良い解決策はありますか?
ジャックターディ

以前は、LIDARデータ自体から派生したストリームネットワークを使用していましたが、それ以外の方法を知りたいのですが。
ジャックターディ

ストリームの中心線はどの程度の規模で収集されましたか?100mのセグメントの長さは少し小さすぎるようです。あなたのような人が仕事をしているとき、結果(LIDARから派生したストリームなど)をデータスチュワードの
助かり

私が使用しているLIDARデータは、BCのNoah Snyderのもので、1m DEMまで処理されています。メイン州のナラグアガス流域で最初に収集されたデータ。100mまでは小さいかもしれません。河川の残りのダムの位置を自動化するために、できるだけ現実的に可能な限り正確になりたいと思っていたので、そのような細かいスケールを探していました。カーク、このプロジェクトが完了したら、USGSに提出する価値があるかどうかを確認するために、すべてを喜んで実行します。コメントありがとうございます。
ジャックターディ2011

回答:


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LIDAR DEMがある場合、そこから派生したストリームを使用する必要があります。それは完全な登録を保証します。

アイデアの核心は、セグメントの端の標高に関して平均勾配を推定することです。

最も簡単な手順の1つは、ストリームネットワークを構成要素の分岐していない弧に「分解」することです。コレクションを距離に基づいて「ルート」レイヤーに変換し、「測定可能」にします。これで、各アークのマイルストーン(たとえば100 m間隔)のテーブルに基づいてルート「イベント」のコレクションを生成し、それらのイベントポイントからDEM標高を抽出するのは簡単です。各弧に沿った高度の連続的な差を100mで割ると、平均セグメントの勾配が推定されます。

次の図は、USGS 7.5分のDEM(バージニア州ハイランド郡の一部)の流量蓄積分析から導き出されたストリームの弧をマップしています。直径は約10 km(6マイル)です。

DEM

ほんの数十メートルの勾配の変化(非常に小さいダムの場合)で示される可能性がある残存ダムを探しているので、さらに小さいセグメントの使用を検討してください。データセットが粗すぎて明確な信号を提供できない場合は、後で移動平均を簡単にフィルタリングできます(移動平均や、標高のスプラインプロットやスプラインの微分などの方法で)。実際には、このアプローチは、関心のある変数が勾配でなく標高である時系列分析のドメインにあなたを入れ、そして突然の変化が続く短いレベルのセクションから成るパターンを探しています。

標高とマイルストーンのプロット

これは、描かれている河川セグメントのほとんど(すべてではない)に沿って100m間隔で観測されたDEM標高のプロットです。(セルサイズは30mです。)必要に応じて、弧の向きを変えて、一般に標高を左から右に下げます。(よく見ると、私が見落とした場所がわかります。左から右に上昇しています。)

高度対アーク16のマイルストーン

このアーク16の詳細(マップの上部にある長いセグメント)は、ストリームがDEMに完全に登録されていない場合に得られる可能性があることを示しています。それにもかかわらず、特にマイルストーン1800(セグメントに沿ったメートル)、4000、4600、および6500の後で、プールアンドドロップ特性を示唆するセグメントが簡単に識別されます。それ)。

ここで使用されている100 mのサンプリング間隔は、400〜500メートルの長さの非常に小さいフィーチャを特定するには十分ではないことがわかります。したがって、小さな残りのダムを見つけるには、LIDAR DEMで10〜25 mの間隔でサンプリングすることをお勧めします。

ところで、この種の作業でストリームセグメントが「小さすぎる」のは、どちらも決定に影響するものの、短い長さでも大きなセルサイズでもありません。「小さすぎる」は、推定された勾配をどのように使用するか、およびそれらの推定値がどの程度不確かかによって異なります。一部の作業では、10mグリッドで10m間隔で勾配を推定することも理にかなっています。


+1の優れた分析。Lidar DEMから派生したストリームラインに、対応するNHDフローラインからリーチコードを適用(統合)する方法に関する提案はありますか?
カークカイケンダル

@カークそれは難しいと知覚的な質問です。私の分析では意識的に対処することを避けました!このサイトでのGPSトラックの比較に関する最近のいくつかの質問は、同様の問題に関連し、いくつかの有用な解決策を提案しています。答えは、2組の(ポリライン)データの不一致に部分的に依存します。小さな違いは簡単に検出して自動的に修正できます。差が大きくなると、一致するセグメントの検索で大きなエラーが発生する可能性があります。
whuber

@whuber gpsトラックの問題とは異なり、これはDEMを活用できるようです。NHDフローライン上の点に水を注ぐと、Lidarから生成されたポリライン(NHDのフローラインに対応するはず)にLidar DEMを越えて流れることがよくあるようです。確かに、完全な自動化はありそうもありませんが、それでもDEMが作業を容易にすることができるようです。編組ストリームが最大の苦痛になると思います。
カークカイケンダル

@Kirk私は特にDEMの悪用についてコメントを起草しましたが、それは推測であり間違っている可能性があるため、削除しました。つまり、あなたの考えは的確であると思いますが、それを実行するにはいくつかの研究が必要です。問題は、通常、NHDラインがLIDAR DEMの谷の壁の間で前後に跳ね返り、各NHDセグメントとそれに対応するLIDAR派生セグメントの間の流れの関係が常に変化することです。これ悪用可能である必要ありますが、正確にどのように効率的かつ正確に行うかが問題です。
whuber

@whuberキャサリン・コルブが間もなく開催されるNHDワークショップでこれに関する論文を発表しているようです。議論をオンラインに移すことができれば、きっと素晴らしいでしょう。予算削減を考えると、キャンセルされる論文はたくさんあると思います。ですから、彼らは遅れてエントリーするペーパー(ナッジ・ナッジ)を喜んで受け入れるかもしれません。
カークカイケンダル

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私は最後に水文解析を行っています。フロー方向ラスターを作成するときに、あなたの投稿を思い出しました。これは暗闇の中の単なる刺し傷ですが、ArcGIS 10には出力ドロップラスタを作成するオプションがあります。どういうわけかあなたの問題を解決するために使用できるのだろうか。

ドロップラスタはパーセンテージで発現した細胞の中心間の経路長への流れの方向に沿った各セルからの高さの最大変化の割合を示します。


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Jakubの答えは良いものです。それは、それ以上の行分割の必要なしに各セルを考慮するからです。ストリームラスタをそのストリームラスタに沿ったフロー累積と組み合わせた場合、ストリームに沿った距離を取得し、y軸に勾配を、x軸にストリーム距離をグラフ化できます。対角距離も考慮する必要がありますが、これはユークリッド方向を使用して処理できます。

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