Yüksek çözünürlüklü LiDAR DEM'den doğru drenaj ağları (ve havzaları) oluşturmak için metodoloji?


28

Bu konuyla ilk karşılaştığımda bu değil; doğru drenaj ağ modeli ve tam çözünürlükteki (1m hücreler) LiDAR verilerinden ortaya çıkan yakalamalar oluşturamıyor gibiyim.

LiDAR veri setini genelleştirdiğimde, tamsayı DEM'e dönüştürdüğümde ve lavaboları doldurduğumda, her şey yolunda ve kolayca genelleştirilmiş bir model olarak görünen şeyi yaratabilirim. Ancak, büyük ölçekli bir harita için ayrıntılı bir site modeli oluşturmak istiyorum ve bu noktada sorun yaşıyorum.

Çoğu meselenin daha düz alanlarda olduğunu belirtmeliyim.

Drenaj şebekesinin araziyi doğru şekilde takip etmesini isterim, ancak DEM girişinden bir drenaj şebekesi oluşturduğumda ortaya çıkan akışlar çok geneldir ve genellikle olmamalı yerlerde "bağlantısı kesilir". Akarsular, arazideki doğal sırtları bile yakından takip etmiyor. Ayrıca birçok "yetim" veya "hiçbir yere gitme" segmenti de var. Bir kayan nokta DEM girişi kullandığımda , sonuçta ortaya çıkan drenaj ağı, ayrıntılı ve doğru, ancak çok kesikli, kümelenmiş ve artık akıntılarla “çevrilmiş”.

Sorunumun veri hazırlığında bir yerde bulunduğundan şüpheleniyorum; tamsayı vs kayan nokta raster DEM girişi, doğru şekilde doldurma, vb. Veya ilk önce bir "hidrolojik olarak doğru" giriş DEM'i oluşturmak için yüzey verilerini işlemek zorunda kalabilir miyim?

Birisi yüksek çözünürlüklü LiDAR kullanarak sürekli drenaj ağları ve havzaları oluşturmak için doğru metodolojiyi tanımlayabilir mi?

Olduğu gibi, bir tamsayı DEM girişinden model yaratma konusunda daha başarılıyım. Ancak bu ayrıntılı büyük ölçekli analizler için ideal değildir:

Eklenen ilk görüntü bir tamsayı DEM girişinden üretilen bir modeldir. Birkaç belirgin problem alanı daire içine alınmıştır. Lütfen ana drenaj kanalı gibi görünen bir akış olduğunu unutmayın. Akışın çok genel bir versiyonunu ekledim. görüntü tanımını buraya girin

EDIT: Daha önce de bahsettiğim gibi, bir tamsayı DEM girişinden model yaratma konusunda daha başarılıyım. Aşağıdaki ekran görüntüleri bunun neden olduğunu göstermektedir. Tamsayı DEM girişi yukarıda görülebileceği gibi birçok soruna sahip olsa da, arazi özelliklerine uymamasına rağmen daha az bağlantısı kesilmiş bir drenaj ağı üretmeye devam etmektedir. Görüntünün hemen altında kayan nokta kullanarak görebileceğiniz gibi DEM girişi, çok küçük bir kesime sahip kesimlerle dolu, bağlantısı çok kesilmiş ve kümelenmiş bir ağ oluşturur.

Kayan nokta DEM'den üretilen Akış Birikimi rasteri görüntü tanımını buraya girin

Bir tamsayı DEM'den üretilen Akış Birikimi rasteri görüntü tanımını buraya girin

Çıkarabildiğim kadarıyla, her iki yöntem de çarpıcı biçimde farklı sonuçlar verir, her iki yöntem de ayrıntılı bir model için kullanılamaz.

EDIT: Bu yazıyı daha uzun ve daha uzun yaptığım için özür dilerim (belki de kendimi İngilizce olarak açıkça ifade edemiyorum) Girdi için kayan noktalı bir DEM kullanma problemini daha fazla açıklamak için, ortaya çıkan Stream Link çıktısının yanı sıra ortaya çıkan havzaları da ekliyorum. Beklediğim şey sürekli bir Akış Ağı ve hepsi birbirine akan havzalarla kaplı bir alan.

DEM kayan nokta girişinden üretilen Akış Bağlantısı: görüntü tanımını buraya girin

DEM'den kayan noktadan üretilen havza havzaları: görüntü tanımını buraya girin

DEM girişi tamsayısı nedeniyle bir havzanın tüm akış yönünün değiştiği bir örnek (yakındaki alan, aynı veriler): Kırmızı ok modelin akış yönüdür ve mavi ok gerçek akış yönünü gösterir . (mavi çizgiler - gerçek akışlar, kırmızı ağ LiDAR türetilmiş akış ağı Strahler siparişidir) görüntü tanımını buraya girin

Veri bağlantısı: https://www.yousendit.com/download/MEtSOGNVNXZvQnRFQlE9PQ (13 Mayıs 2011'de sona erecek)



Hillshading nereden geliyor? (Siyah) akış birikimi sonuçlarının tepe gölgeli yükselmelerden kaynaklandığı görülmemektedir. Belki bize aynı haritayı gösterebilirsin, ama akış birikimi değerlerini elde etmek için kullanılan gridin tepe gölgeli yorumuyla.
whuber

Sağ. Bundan bahsetmeliydim. Hillshade aynı ızgaradan elde edilir. (Ve siyah akış ağı, Akış Bağlantısı rasterinden türetilmiş bir Akış sırasıdır (Strahler)) Akışın konumu dışındaki bu haritadaki her şey (mavi) aynı ızgaradan üretilir.
Jakub Sisak GeoGraphics,

2
Karmaşık sorunları daraltmak için tavsiyem basit bir test durumu kullanmaktır. Ham raster kaynağınızdan küçük bir parça kırpın ve istediğiniz gibi adımları deneyin (örneğin, kayan nokta gibi tutun). Her zaman kesinlikle lavaboları doldurun. "Doğru göründüğünden" emin olmak için her adımın çıktısını dikkatlice inceleyin.
Mike T

2
Jakub Ben de aynı problemleri alıyorum. Sen yalnız değilsin Daha önce verdiğim cevap, drenaj şebekeleri oluşturmak için
LiDAR

Yanıtlar:


11

GRASS GIS analizini kullanmayı düşündünüz mü? GRASS algoritmalarının hidroloji analizinde çok iyi bir güvenceye sahip olduğu kanısındayım. Örneğin DTM'de drenaj şebekesi gibi 5x5m çözünürlükte bir şey üretmek istiyorum. ArcMap (ArcHydro Tools dahil) araçlarını karşılaştırdım ve sonucu ilk resimde (kırmızı çizgiler) görebilirsiniz. Sonra GRASS GIS işlevini 'r.stream.extract' kullanmaya çalıştım ve sonuç 2'de gösterilen sonuçları aldım (kırmızı çizgiler). Her iki drenaj hattı, katlanma alanı 3 hektar ile üretilir.

Gerçekten farklıdır ve gerçek akışlarla karşılaştırılması konusunda oldukça güvence sahibidir (resim 3, gerçek akışlar mavidir). GRASS GIS, pek çok hidrolojik araca sahiptir, yani toplama alanı için de.

ArcMap kullanarak drenaj hatları GRASS GIS kullanarak drenaj hatları GRASS GIS drenaj hatları ile gerçek akışlar arasındaki karşılaştırma


1
Çok ilginç! ESRI araçlarını kullanırken gördüğüm aynı hatayı üretebiliyorsunuz. Bu, ESRI algoritmasının sadece yüksek çözünürlüklü verilerle başa çıkamayacağına inanmamı sağlıyor. Bu hemen hemen soruya cevap verir. Görseller için teşekkürler - şaşırtıcı! Havza / drenaj analizi için GRASS aletlerini kullanma deneyimim yok. Beni temel bir "nasıl yapılır" öğreticisine yönlendirirseniz çok sevinirim.
Jakub Sisak GeoGraphics

1
Sadece bunun harika olduğunu söylemek istedim! Lidar veri setlerimizde bir meslektaşım ile bazı ön testler yapmak ve ilk sonuçlar çok umut verici görünüyor. Özelliklerin ve parametrelerin miktarı ve hatta bazı kartografik dokunuşlar ekleyebilme yeteneği harika. Sonuçlar gerçek akışlarla eşleşiyor. Ayrıca, ESRI algoritmalarının ne kadar eski olduğunu, 80'li yılların ortalarından bu yana değişmediğini de bulabilirsiniz. Bu birçok şeyi açıklıyor. Teşekkür ederim!
Jakub Sisak GeoGraphics

Sana yardım ettiğim için mutluyum! GRASS GIS'i çok sayıda hidrolojik analiz için ve verdiği çok iyi sonuçlar için seviyorum. Dediğiniz gibi, ESRI gerçekten modası geçmiş. Hatta o kadar modası geçmiş bile bilmiyorum. Daha fazla hidrolojik analiz yapmak istiyorsanız, bu sayfalara göz atın (belki de hepsine sahip olabilirsiniz): grasswiki.osgeo.org/wiki/Hydrological_Sciences ve grass.osgeo.org/grass70/manuals/topic_hydrology.html .
david_p

GRASS GIS bence sadece bir dezavantaj var ve katmanlar için özel doğal ortam. ÇİM'i de bilmeyenler için biraz can sıkıcı bir durum. Ama bir süre sonra, onu kullanacaksın.
david_p

8

Hidrolojinin üretilmesiyle ilgili olarak, aynı zamanda drenaj zorla olarak da adlandırılan doğru yükseklik modelleri, ANUDEM , benim bilgime göre en iyisidir. Kanada ulusal yükseklik veri setini (CDED, tamsayı metre olarak saklanmış) üretmek için kullanılan programdır . Ayrıca ArcGIS'teki TopoToRaster aracı, kaputun altında Anudem kullanır (bir revizyon veya akımın üçü).

USGS, ABD modeli Delta3D için AverStar tarafından farklı bir program kullandı, ancak ben sorduğumda (on yıl önce) özel bir programdı ve raftan kullanılamıyordu (birkaç 100k için ihtiyaçlarımıza göre uyarladılarsa) ).

Drenajla güçlendirilmiş yükseklik modellerinin üretilmesi için herhangi bir başka aracın farkında değilim, ancak bunları duymayı çok isterim.


Aslında bunu denedim, ama çok şey bozuldu. LiDAR'dan türetilmiş konturları (2K x 2K altkümesi) kullandım, daha sonra yüzeyi daha basit hale getirmek için önemsiz küçük kontürleri çıkardım ve TopoToRaster'ı denedim, ama sadece ölmeye devam ediyor. (Kontur çok satırlı hatada çok fazla nokta var) Bunun yerine nokta yüksekliklerini denemeli miyim?
Jakub Sisak GeoGraphics

Ve CDED'den bahsedersek, tamsayı yuvarlama ve sonuçta ortaya çıkan "teras anomalisi" sorunları ile ilgili her türlü sorunum oldu (hala çözülmedi).
Jakub Sisak GeoGraphics

TopoToRaster aracıyla LiDAR noktalarını nokta (nokta) girişi olarak kullanarak başarılı bir şekilde "hidrolojik olarak doğru" bir yüzey oluşturmayı başardım. Farklı çıkış hücre boyutlarına sahip 2 yüzey oluşturdum: 2 ve 4. Sonuç Akış birikimi raster aynı sorunlardan muzdarip. Bunun ArcGIS'te yapılamayacağından şüphelenmeye başladım. TopoToRaster'ın çalıştırılmasının çok uzun sürdüğünü de belirtmek isterim.
Jakub Sisak GeoGraphics

5

Üniversiteye döndüğümde, bunu oldukça iyi yapan bir projede çalıştım. Ben bir hidrolog değilim, ne de projeyi bitirmedim (mezun), ancak şunu kontrol etmek isteyebilirsiniz:

TauDEM 5.0

Hatırladığım kadarıyla, oldukça iyi çalıştı. Ücretsiz bir araçtır ve tam da ihtiyacınız olan şey olabilir.

Düzenleme: Sorunuzu daha dikkatli okuduktan sonra, bunun tam olarak ihtiyacınız olan araç olduğuna inanıyorum. Sizin tarif ettiğiniz gibi hiçbir bağlantısı kopmuyor, tüm akışlar akış yönünde devam ediyor, yani artık akıntı yok. Çoğu DEM, akış yönünü sadece 8 olası yönle hesaplar, N, E, S, W ve NE, SE, SW, NW. Bu, doğal olmayan bir akışa yol açar. TauDEM ağırlıklı bir yöne sahiptir, 360 derece akabilir. Daha doğal bir akışa sahip olacak ve daha doğru bir tane olduğunu varsayıyorum.

Ayrıca, birden fazla çekirdeğiniz varsa, bunları kullanacaktır. Yüksek çözünürlüklü bir LiDAR kullanarak, TauDEM ihtiyacınız olanı oldukça hızlı bir şekilde işlemelidir.


2
Bunu ikinci başaracağım! D8 akış yönü, TauDEM'in mevcut D-sonsuz akış yönüne sahip olduğu yüksek çözünürlüklü verilerde istenmeyen sonuçlar verecektir. Ayrıca, hidrolojik akış modelinin amacını aklınızda bulundurun. Daha büyük her zaman daha iyi değildir (çözünürlük açısından). Ultra yüksek çözünürlüklü bir DEM, modelden daha fazla senin sorunun. Lidar, DEM'lerden elde edilen doğal olarak hiçbir zaman bir akış modelinde kullanılmak üzere tasarlanmayan gerçek "gürültüye" sahipti. DEM'inin küçültülmesini şiddetle tavsiye ederim.
Jeffrey Evans

SAGA GIS-softaware'e de göz atın. Bilginin (yani, x, y, z) farklı akış biriktirme YÖNTEMLERİNDE (D8, Dinfinity, vb.) Her zaman aynı olduğu için bunun bir DEM İLE İLGİLİ OLMADIĞINI belirtmek isterim. . SAGA GIS'de bulunan paralel işleme, oldukça hızlı bir şekilde lidar verilerinin işlenmesini sağlar. Bu yöntemleri oldukça büyük hesaplamalar için kullandım ve iyi çalıştı. Mesele şu ki, verilerinizi uygun şekilde önceden işlediniz. Drenaj yapılarını (menfezler, köprüler) yakmak ve bunları doldurmak ve daha sonra debi biriktirme hesaplamaları yapmak!
reima

Tau dem'in de çok işlemcisi vardı
bilmiyorsanız

4

Hepinize katkılarınız için teşekkür ederim. Tam çözünürlüklü LiDAR yüzeyinin bu tür analizler için uygun olmadığı sonucuna vardım.


Bu yazı, Arazi Veri Kümeleri, bunları kullanmanın ilk 10 nedeni , DEM tarama yüzeyinin sizin durumunuzda kullanmak için sadece yanlış veri modeli olduğunu düşünmemi sağladı. Faset deneylerimizde çok fazla sayıda eserler ürettiği için yükselti modellerimiz için TIN'leri reddetmiştik. Ancak kaynak verilerimiz, konturlardı ve Lidar gibi yoğun bir nokta yüksekliği alanı değildi.
matt wilkie

4

Tam sayı veya kayan nokta kullanma sorusuna özel olarak: Tam sayı hız, depolama için en iyisidir ve yuvarlama hataları nedeniyle bazı sapmalardan kaçınır. Ancak tamsayı kullanırken Z (yükseklik) değerleriniz için metreleri kullanmayın! Dikey birimleri santimetre veya milimetre olarak değiştirin veya metre olarak tutun ve aynı etkiye sahip olan değerleri (100 veya 1000 ile çarpın) ölçekleyin. Bu mümkün değilse, kayan nokta kullanın.

Eğim ve en boy analizi ve diğer 2. ve 3. dereceden türevler, sayaç tabanlı tamsayı kotlarının kabiliyetine karşı özellikle hassastır. Bu gerçekten kötü bir uygulamadır, ancak aynı zamanda standart bir uygulamadır.

Arazi analizine bakınız : özel bölüm 2.7.2 Yükseklik Birimleri ve Düşey Hassasiyet ve Dijital Yükseklik Modellerinin Jeomorfolojik Karakterizasyonu ( Jo Wood ), "tamsayı yuvarlama" için arama yapın, prensipler ve uygulamalar (John Peter Wilson ve John C. Gallant) . Bu belgelerin her ikisi de ağır. İlk olarak ANUDEM yazılımını kullanarak Avustralya için ilk kıtasal yükseklik modelini (yaklaşık 2000) inşa etme belgesindeki sorunun kısa ve anlaşılır bir açıklamasıyla sorunun farkına vardım , ancak şu an bulamıyorum.


1
Sağol Matt. İyi şeyler. Bunu deneyip tekrar rapor edeceğim. Çok ilginç bilgi. Buna harcadığınız çaba için teşekkürler.
Jakub Sisak GeoGraphics

1
Giriş rasterini 1000 ile çarptığımda, önceki sonuçları ile aynı sonuçları alıyorum. Hem tam sayıyı hem de kayan noktayı denedim. Sonuç Akış Birikimi raster her iki durumda da hemen hemen aynıdır. TopoToRaster tekniğinin çalışmasını sağlamak için kapalı.
Jakub Sisak GeoGraphics

3

Bunun işe yarayıp yaramayacağını bilmiyorum ama 1 cm LIDAR DEM için bir süre önce hidro ağda bir blog yazısı yazdım. Senin için bazı nugget'ler olabilir.

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


Teşekkürler. Özellikle düz alanlarda kullanılabilir bir drenaj şebekesini türetebileceğim sürekli bir Akış Yönü rasterinin elde edilmesi ana sorunum gibi görünüyor. D8 yönteminin ArcGIS'te akış yönü taraması üretmek için nasıl kullanılabileceğini açıklayabilir misiniz?
Jakub Sisak GeoGraphics,

Sadece buna eklemek için. Var olan algoritmanın sonsuz olmadığını düşünüyorum - sanki bellek sorunları olabileceğini belirlerse akışı yukarı doğru izlemesine izin vermeyen bir kesme parametresi varmış gibi.
Jakub Sisak GeoGraphics,

Arcgis'te bir Flow Direction raster oluşturabilirsiniz. Yeteneğiniz yoksa sizin için çalıştırabilirim.
Thad

Maalesef yukarıdaki yorumda akış birikimi değil akış yönünü kastediyordum. Bu, bu soruda açıklandığı gibi ilk sorundur. Akış yönü aleti aleti, düşük alanlardaki yoğun Lidar verileri üzerinde çalışırken kullanılabilir sonuçlar vermez. Aslında bir kayan noktalı raster kullanmak, tamsayı rasterini kullanırken verileri çok fazla genelleştirirken onarılamaz hatalar verir. Yalnız ArcGIS araçlarını kullanarak LiDAR verilerinden doğru bir drenaj modeli elde etmek mümkün değildir.
Jakub Sisak GeoGraphics,

Verilerin yoğunluğunun ne kadar önemli olacağını anlamıyorum. Kullandığım veriler 1 cm ^ 2. çok daha yoğun. Verilerinizi indirmeme izin verin, deneyeceğim.
Thad

1

Burada düşünmek için daha fazla bir şeyler ekleyeceğimi düşündüm. Şimdi havza havzası tasfiye işleminin işe yarayıp yaramadığını sorguluyorum. Manuel olarak düzenlemekte olduğum bir modelim var ve sürekli yanlış olan alanların üzerinden geçiyorum. ArcGIS bilgisayarında üretilen modellere güvenebileceğimi sanmıyorum ...

Ekran görüntüsü

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.