Arazi Eğriliği Nasıl Hesaplanır?

Yükseklik rasterim var ve eğim, sağlamlık, görünüm veya eğrilik gibi bazı temel arazi değişkenleri elde etmek istiyorum.

Sorun şu ki, arazi analistiyle eğriliği hesaplama imkanım yok gibi görünüyor:

Birisi bana bu göstergenin listede olmadığını söyleyebilir mi? Aksi halde nasıl hesaplayabilirim?

Eğrilik, hesaplanacak karmaşık bir arazi türevidir, kullandığınız denklem, hesapladığınız eğrilik sonuçlarının verilerdeki gürültüden ayırt edilmesini sağlamak zorunda olduğunuzdan, girdi verilerinizin çözünürlüğüne bağlıdır.

Son zamanlarda, yaklaşık 2 veya 3 metre çözünürlükte bir ölçeklenme aralığının var olduğunu ve bu noktanın üzerinde daha fazla farklı algoritmaların kullanılması gerektiğini gösteren yüksek çözünürlüklü LiDAR verileriyle ilgili eğrilik hesaplamalarında birçok araştırma yapılmıştır. . Topografik eğriliğin hesaplanması hakkında en iyi bilgi muhtemelen Hurst ve ark. 2012 ve buradaki referanslardan geliyor .

Eğim hesaplaması, eğim ve görünümde olduğu gibi temel eğrilik hesaplaması, yükselti yüzeyinin üzerinde hareket eden bir pencereden geçmek ve katsayıları merkezin eğim, görünüş ve eğriliğini verecek olan 6 terimli bir polinom fonksiyonuna uydurmaktır. hareketli pencerenin hücresi.

ArcGIS, tamamen bitki örtüsünden yoksun olan alanlarda iyi sonuçlar verecek 3x3 bir arama penceresi kullanır, bu da insanlar bu sınırlamanın farkında olmadıkça aracı kullanışsız hale getirir, bu neden QGIS'de bulunmadığını gösterebilir.

Matematik, Evans (1980) 'de (sanırım) orijinal olarak türetildi ve bu tür arazi analizleri için temel düzeyde iyi bir rehber olarak önerebileceğim Coğrafi Bilgi Sistemleri İlkeleri'nde (Amazon bağlantısı) birkaç sayfada basitleştirildi .

Bir DEM'in eğriliğini hesaplamanın bir yolu, DEM'i bir ascii rasterine dönüştürmek, onu bir numpy dizisine okumak ve ardından verilerden geçen hareketli bir pencerede polinom uydurma yapmaktır. Bunu yapmak oldukça kolaydır, ancak uygulanması çok yavaştır ve adil bir miktar optimizasyona ihtiyaç duyar (bu tür işlemler genellikle onları hızlandırmak için c ++ 'a taşınır).

İşlemi QGIS'de gerçekleştirmek için, 3x3 sabit pencere ile de sınırlandırılmış olan GRASS plugin r.slope.aspect'i kullanabilirsiniz .

Bunun şüphesiz umduğunuz basit cevap olmadığını biliyorum, ama umarım eğriliğin anlamlı bir şekilde ortaya çıkması karmaşıktır. Herşey gönlünce olsun.

Evans, I. S. (1980), An integrated system of terrain analysis and slope mapping, Z. Geomorphol., 36, 274–295.

ESRI'nın eğriliği hesaplamak için Raster Analizi sürümü, QGIS için bir eklenti geliştirmede yardımcı olabilir.

Her hücre için, formdaki dördüncü dereceden bir polinom:

Z = Ax²y² + Bx²y + Cxy² + Dx² + Ey² + Fxy + Gx + Hy + I

3x3 pencereden oluşan bir yüzeye uygundur. A, b, c vb. Katsayıları bu yüzeyden hesaplanır.

Katsayılar ve diyagramda gösterildiği gibi numaralandırılmış her hücre için dokuz yükseklik değeri arasındaki ilişkiler aşağıdaki gibidir: Eğrilik değerleri diyagramı Eğrilik değerleri diyagramı

A = [(Z1 + Z3 + Z7 + Z9) / 4 - (Z2 + Z4 + Z6 + Z8) / 2 + Z5] / L4

B = [(Z1 + Z3 - Z7 - Z9) / 4 - (Z2 - Z8) / 2] / L3

C = [(-Z1 + Z3 - Z7 + Z9) / 4 + (Z4 - Z6)] / 2] / L3

D = [(Z4 + Z6) / 2 - Z5] / L2

E = [(Z2 + Z8) / 2 - Z5] / L2

F = (-Z1 + Z3 + Z7 - Z9) / 4L2

G = (-Z4 + Z6) / 2L

H = (Z2 - Z8) / 2L

I = Z5

Eğrilik aracının çıktısı, yüzeyin ikinci türevidir - örneğin, eğimin eğimi - şöyledir:

Eğrilik = -2 (D + E) * 100

Tam Bilgi ve kaynak:

http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//00q90000000t000000

Eğrilik, SAGA'nın 'Terrain analysis - Morphometry ---> Slope, Aspect, Curvature' modülü kullanılarak hesaplanabilir.

Hesaplama bu algoritmalardan birine dayanarak yapılabilir:

• Maksimum Eğim (Travis ve ark. 1975)
• Maksimum Üçgen Eğim (Tarboton 1997)
• En Küçük Kareler Takılan Uçak (Horn 1981, Costa-Cabral ve Burgess 1996)
• Uygun 2. Derece Polinom (Bauer, Rohdenburg, Bork 1985)
• Uygun 2. Derece Polinom (Heerdegen ve Beran 1982)
• Uygun 2. Derece Polinom (Zevenbergen ve Thorne 1987)
• Uygun 3. Derece Polinom (Haralick 1983)

LandSerf bunu yapabilir. Pencerelerin boyutunu (3 * 3, 5 * 5, 7 * 7, 11 * 11, ...) tanımlayabilirsiniz, ancak tek sayı olmalıdır. çok ölçekli analizler. Eğim, Açı ve eğriliğin ölçek bağımlılığını düşünebilirsiniz. http://www.landserf.org/ LandSerf, önceden tanımlanmış belirli pencerelere ortak ikinci dereceden polinom denklemine uyacaktır, ancak 50 * 50 gibi büyük pencereler tanımlamanız uzun zaman alır. Raster boyutunuza ve tanımladığınız pencere boyutuna bağlıdır. Jo Wood Landserf'i doktora tezi için yazdı. Java ile yazılmıştır.

• Profil eğriliği
• Eğrilik Planı
• Boylam Eğriliği
• Kesit Eğriliği
• Ortalama eğrilik
• Min eğriliği
• Maksimum eğrilik

LandSerf'te farklı ölçeklerde hesaplanabilir

Ayrıca, SAGA GIS (http://sourceforge.net/apps/trac/saga-gis/wiki) veya TAS (http://www.uoguelph.ca/~hydrogeo/TAS/index.html) 'ı ücretsiz deneyebilirsiniz.