Topografik Islaklık İndeksinin Hesaplanması (farklı algoritmalardan seçim)


10

Topografik Islaklık İndeksi şu şekilde ifade edilebilir:

 Ln(a/tanB) based on the idea of Beven and Kirkby (1979)

nerede

  a is the specific catchment area (a=A/L, catchment area (A)divided by contour length(L))

ve

  tanB is the slope 

Buradaki temel fikir basittir, ancak hem a hem de tanB'yi hesaplamanın birden fazla yolu olduğundan , bir TWI'nin sonuçları büyük ölçüde değişebilir (Qin ve ark. 2011).

Akış birikimi ve toplama alanı, örneğin şu şekilde hesaplanabilir:

 D8 (O'Callaghan, J.F. / Mark, D.M. (1984))
 D-infinity  (Tarboton, D.G. (1997)
 Triangular Multiple flow direction (Seibert, J. / McGlynn, B. (2007)

ve diğer birçok algoritma da mevcuttur.

Eğim genellikle pikselin etrafında yerel eğim olarak hesaplanır (Sorensen ve ark. 2005). Lokal eğim, piksel etrafında minimum, ortalama ve maksimum eğim olarak da hesaplanabilir. Eğimi hesaplamanın başka bir yolu Hjerdt ve ark. 2004'te eğim hücre merkezinin d metre altındaki bir noktaya hesaplanmıştır .

Eğim, CBS yazılımlarının çoğunda temel bir araçtır, ancak hesaplama farklılık gösterebilir. Birkaç örnek: ESRI: http://webhelp.esri.com/arcgisdesktop/9.2/index.cfm?TopicName=Calculating_slope SAGA: http://sourceforge.net/apps/trac/saga-gis/wiki/Terrain% 20Analysis% 20-% 20Morphometry% 20module% 20library

Gördüğünüz gibi, hem a hem de tanB'yi hesaplamak için birçok seçenek vardır. Yani, soru, pratikte, bu algoritmaları farklı kullanarak TWI'yi hesaplamanın uygun (en iyi) yolu nedir? Yoksa var mı?

Şahsen SAGA'da çalışmayı seviyorum, çünkü çok çeşitli açık kaynaklı hidroloji araçları var.

Ps Saga CBS'de havza eğiminin tam olarak nasıl hesaplandığını ve tam olarak burada ne anlama geldiğini öğrenmek için zor zamanlar yaşıyorum . (Arazi analizi -hidroloji: su toplama alanı paralel).

DÜZENLENEN: SAGA Forumları'ndan Volker Wichmann tarafından yanıtlanmıştır: "Yakalama Alanı (Paralel) modülünün havza eğim çıktı ızgarası şu şekilde hesaplanır: her hücre için yerel eğim Zevenbergen & Thorne yaklaşımı kullanılarak hesaplanır. Son olarak, her hücre için biriken eğim değerleri hücrenin türetilmiş tutma alanına bölünür. Izgara birimi radyanlardır. "

"Topografik Islaklık Endeksi (TWI) modülü, giriş olarak normal bir eğim ızgarası gerektirir."

Referanslar:

Beven ve Kirkby 1979. Havza hidrolojisinin fiziksel temelli değişken katkıda bulunan alan modeli. Hidrolojik Bilimler Bülteni, 24, s.43-69.

Hjerdt ve diğ. 2004. Yerel drenajdaki aşağı yönlü kontrolleri ölçmek için yeni bir topografik endeks. Su Kaynakları Araştırması , 40, W05602, doi: 10.1029 / 2004WR003130.

O'Callaghan, JF ve Mark, DM 1984. Dijital yükseklik verilerinden drenaj ağlarının çıkarılması. Bilgisayarla Görü, Grafik ve Görüntü İşleme , 28: 323-344

Qin ve diğ. 2011. Maksimum iniş eğimi gradyanına dayalı topografik ıslaklık indeksinin hesaplanmasına bir yaklaşım. Hassas Tarım 12: 32-43.

Seibert, J. ve McGlynn, B. 2007. Izgaralı dijital yükseklik modellerinden yukarı eğimli alanların hesaplanması için yeni bir üçgen çoklu akış yönü algoritması, Water Ressources Research , Vol. 43, W04501

Sorensen ve diğ. 2005. Topografik ıslaklık indeksinin hesaplanmasında: saha gözlemlerine göre farklı yöntemlerin değerlendirilmesi. Hidrolojik. Dünya Sys. Sci. Tartışır. , 2, 1807-1834

Tarboton, DG 1997. Izgara dijital yükseklik modellerinde akış yönleri ve yukarı eğim alanlarının belirlenmesi için yeni bir yöntem, Water Ressources Research , Cilt.33, No.2, s.309-319

Yanıtlar:


6

SAGA GIS forumundaki bu yayının eğim nasıl hesaplandığı ile ilgili sorunuzun yanıtlanmasında yararlı olabileceğini düşünüyorum:

https://sourceforge.net/p/saga-gis/discussion/354013/thread/27ecdc6b/

Ayrıca, TWI (hidrolojik modellemeye katılan bir doktora hidrolojisi öğrencisi olarak), D-Inf (Tarboton), MFD-md (Qin), DEMON (Costa-Cabral) ve MFD (Quinn) üssü ile olan anlayışım temelinde p = 1.1 (Freemann) TWI hesaplamasında 'a' birikim alanını belirlemek için en iyi seçenektir.

Sorensen'in çalışması ve Qin'in çalışmaları, kendi yarı profesyonel görüşüme güveniyor. Bununla birlikte, Qin'in geliştirilmiş algoritması (MFD-md) diğerleri kadar kapsamlı bir şekilde test edilmemiş ve kullanılmamıştır.

TWI'yi hesaplamak için SAGA'yı kullandığımda, ilk önce forum yazısında belirtilen varsayılan algoritmayı kullanarak, Arazi Analizi / Morfometri / Eğim, En Boy, Eğrilik modülünde eğim övgüsünü kullanarak eğimi hesaplıyorum . Daha sonra, araziyi Analiz / Hidroloji / Toplama Alanı / Yakalama Alanı (Paralel) seçeneğini kullanarak, ya yakınlaştırma faktörü olarak 1.1 ile D-INF algoritmasını kullanarak (p = 1.1, Freeman'dan) havza alanını hesaplıyorum .

Ardından, alanı "1 / hücre boyutu" na dönüştürme ve standart hesaplamayı kullanma seçenekleriyle Arazi Analizi / Hidroloji / Topografik Endeksler / Topografik Islaklık Endeksi (TWI) ' de TWI seçeneğini çalıştırıyorum . Belirli havza alanına dönüştüm çünkü Beven ve Kirkby'nin orijinal formülasyonu bunu gerektirdi. "Standart" ve "TOPMODEL" arasındaki farka gelince, şu anda kendime baktığımdan emin değilim.

Daha spesifik yardım için bağlantılı pdf'in 106. sayfasından sonraki referans sayfası: http://sourceforge.net/projects/saga-gis/files/SAGA%20-%20Documentation/SAGA% 20Documents / SagaManual.pdf / indir

Eklemeyi unuttum, tüm bunlar DEM'in lavaboları doldurarak önceden işlendiğini varsayar. Bu, iki (ana) ayrı seçeneğe sahip başka bir karmaşık konudur.

Umarım bu yardımcı olur!

Tom

@Reima için PS Düzenlemeleri:

Bu son zamanlarda kazıldığım bir şey ve itiraf edebilirim ki henüz dibe ulaştığımı sanmıyorum! Arazi Analiz Yazılımı aracında (eski adıyla TAS, şimdi WhiteBox GAT - bağlantı: http://www.uoguelph.ca/~hydrogeo/Whitebox/ ).

Bununla birlikte, aracı bile diğer doldurma şemalarını uyguluyor gibi görünüyor:

  1. Wang ve Liu'nun (2006) IRA tarzında çalıştığına inanmadığım, ancak ArcMap'in lavaboları / depresyonları doldurma şekline benzer şekilde, herhangi bir makat olmadan doğrudan battığı batmak / depresyon doldurma algoritması (temel, ancak inanılmaz derecede hızlı) .

  2. Ve bir DEM'e su basan ve ardından suyu biraz yavaşça kaldıran Planchon ve Darboux'un (2001) lavabo / depresyon dolgusu, dosyalanmış alanda eğim uygulayabilir, ki bu da TI hesaplamalarını iyileştirebilir.

ArcMap'in yeni bir "çukur açma" eklentisi var ( http://blogs.esri.com/esri/arcgis/2013/03/05/optimized-tool-for-dem-pit-removal-now-available/ ) bu Lindsay ve Creeds IRA'ya benziyor, ancak ne kadar benzer olduğunu belirlemek için alıntılanan makaleyi henüz okumadım. Bu yöntem bir göz atmaya değer olabilir.

Ayrıca, TI hesaplamalarının doldurulmuş DEM'lere ihtiyacı olduğu varsayımını incelemekle ilgileniyorum. 10 m NED verilerinden bir şekil dosyası kullanılarak kırpılmış üç farklı boyutta havza DEM'im (<100 sq km, 100-1000 sq km,> 1000 sq km) var. Bunlar doldurulmamıştır, çünkü şekil dosyası havza tasvirini zaten sağlamıştır. ArcMaps dolum şemasını (eski ve yeni) ve Wang ve Liu algoritmasını (Whitebox'ta, SAGA'da) ve Planchon ve Darboux algoritması (Whitebox'ta, belki SAGA'da). Ayrıca, hidrolojik modelime gömülü TI hesaplamasını kullanarak TI değerlerini de hesaplayacağım.

İsterseniz bu sonuçları sizinle paylaşabilirim. Onları bir ay boyunca bulamayabilirim, çünkü şu anda odaklandığım daha ilgili başka araştırmalarım var, ancak TI hesaplama sürecimi en geç Mayıs ortasına kadar düzeltmem gerekiyor.


Tom'a girdiğin için teşekkürler! Görünüşe göre neredeyse aynı iş akışımız var. DEM'nin ön işlemesi, özellikle doğal akış yönünü ve birikimini bozan yollar, köprüler vb. Olduğunda gerçekten başka bir konudur. Lavabo doldurmak için varsayılan yönteminizin ne olduğunu ve DEM ön işlemesinde gölleri nasıl ele aldığınızı sorabilir miyim? Tüm gölleri kaldırdım çünkü her doldurma lavabosu seçeneği, bu su içkilerini gerçekte olduğundan daha yüksek hale getirme eğilimindeydi ve göl kenarlarında bilgi kaybına neden oldu.
reima

@reima, yukarıya bakın. Henüz göle özel bir şey yapmıyorum. Tüm odak noktam akarsu / nehir çıkışındaki tahliyeyi tahmin etmektir - henüz göllerin tüm bunlarla nasıl etkileşime gireceği konusunda fikrimi sarmadım. Ayrıca, netleştirmem gerektiğini hissediyorum, TI hesaplamasında "Yakalama Eğimi" istemiyorum. Normal eğimi istiyorsunuz - bunun sağladığım SAGA GIS forum bağlantısından anlaşılır olduğundan emin olmak istiyorum.
traggatmot

Evet. Bu konuya devam ediyorum, kesinlikle daha derine inmem gerekecek. Sonuçlarınızla da çok ilgileniyorum!
reima

@reima, sorunuzu yanıtladığını düşünüyorsanız lütfen cevabımı cevap olarak kabul edin.
traggatmot
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.