¿Metodología para crear redes de drenaje precisas (y cuencas) desde LiDAR DEM de alta resolución?

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Esta no es la primera vez que me he topado con este problema; Parece que no puedo generar un modelo de red de drenaje correcto y las cuencas resultantes de los datos LiDAR de resolución completa (1m de células).

Cuando generalizo el conjunto de datos LiDAR, lo convierto en un DEM entero y llena los sumideros, todo está bien y puedo crear fácilmente lo que parece ser un modelo muy generalizado. Sin embargo, me gustaría producir un modelo de sitio detallado para un mapa a gran escala y aquí es donde estoy teniendo problemas.

Debo señalar que la mayoría de los problemas ocurren en áreas más planas.

Me gustaría que la red de drenaje siguiera con precisión el terreno, pero cuando uso crear la red de drenaje a partir de una entrada de DEM enteros , los flujos resultantes son muy generales y, a menudo, están "desconectados" en áreas donde debería No ser. Las corrientes son ni siquiera siguen de cerca las crestas naturales en el terreno. También hay muchos segmentos "huérfanos" o "ir a ninguna parte". Cuando utilizo una entrada de DEM de punto flotante , la red de drenaje resultante es detallada y precisa pero está muy desconectada, agrupada y "llena" de flujos huérfanos.

Sospecho que mi problema se encuentra en algún lugar de la preparación de los datos; entrada de DEM ráster de punto entero contra punto flotante, llenado de los sumideros correctamente, etc. ¿O podría ser que tengo que procesar los datos de la superficie para crear primero una entrada de DEM "hidrológicamente correcta"?

¿Puede alguien describir la metodología correcta para crear redes de drenaje continuo y cuencas con LiDAR de alta resolución?

Tal como está, tengo más éxito con la creación del modelo a partir de una entrada de DEM entera. Sin embargo, esto no es ideal para un análisis detallado a gran escala:

La primera imagen adjunta es un modelo producido a partir de una entrada entera de DEM. Varias áreas de problemas obvios están en un círculo. Tenga en cuenta que en realidad hay una corriente en lo que parece ser el canal de drenaje principal. Agregué una versión muy generalizada de la transmisión.

EDITAR:Comoyamencioné,tengomáséxitoconlacreacióndelmodeloapartirdeunaentradadeDEMentera.Lassiguientescapturasdepantallailustranporquéeseso.ApesardequelaentradaDEMenteratienemuchosproblemas,comosepuedeverarriba,todavíaproduceunareddedrenajequeestámenosdesconectadaaunquenoseajustealascaracterísticasdelterreno.Comopuedeverenlaimagendirectamentedebajo,unaentradadeDEMdepuntoflotanteproduceunaredmuydesconectadayagrupada,llenadepequeñossegmentoshuérfanos.

RásterdeacumulacióndeflujoproducidoapartirdeunpuntoflotanteDEM

Ráster de acumulación de flujo producido a partir de un entero DEM

Hastadondepuedodeducir,ambosmétodosproducenresultadosdramáticamentediferentes,ambosmétodossoninutilizablesparaunmodelodetallado.

EDITAR:Pidodisculpasporhacerqueestapublicaciónseamásymáslarga(quizásnomeestoyexpresandoclaramenteeninglés)ParailustraraúnmáselproblemaconelusodeunDEMdepuntoflotanteparalaentrada,adjuntolasalidadeStreamLinkresultante,asícomolacuencasresultantes.Loqueestoyesperandoesunaredcontinuaytodaeláreacubiertaencuencasquefluyenentresí.

StreamLinkproducidoapartirdeunaentradadepuntoflotanteDEM:

Cuencas hidrográficas producidas a partir de una entrada de punto flotante DEM:

Aquíhayunejemplo(áreacercana,mismosdatos)dedondesecambialadireccióndeflujocompletadeunacuencadebidoalusodelaentradaDEMentera:laflecharojaesladireccióndelflujodelmodeloylaflechaazulindicaladireccióndeelflujoreal.(líneasazules-flujosreales,redrojaeselordendeStrahlerdelareddeflujosderivadosdeLiDAR)

Enlace a los datos: enlace (Expirará el 13 de mayo de 2011)

    
pregunta Jakub Sisak GeoGraphics 03.05.2011 - 16:52

7 respuestas

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¿Ha considerado usar el análisis GRASS GIS? Tengo la experiencia de que los algoritmos de GRASS tienen muy buena precisión en el análisis de hidrología. Por ejemplo, quiero generar algo así como una red de drenaje en DTM con resolución 5x5m. Comparé herramientas de ArcMap (incluidas las herramientas ArcHydro) y puedo ver el resultado en la primera imagen (líneas rojas). Luego traté de usar la función GRASS GIS 'r.stream.extract' y obtuve el resultado mostrado en la imagen 2 (líneas rojas). Ambas líneas de drenaje se generan con área de catemento de 3 hectáreas.

Es realmente diferente, y tiene bastante seguridad en comparación con los flujos reales (imagen 3, los flujos reales son azules). Y GRASS GIS tiene muchas herramientas hidrológicas, es decir, también para generar un área de captación.

    
respondido por el david_p 16.12.2015 - 10:49
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Con respecto a la generación de modelos de elevación hidrológicamente correctos, también llamados drenaje forzado, ANUDEM , sigue siendo Lo mejor de la raza que yo sepa. Es el programa utilizado para generar el conjunto de datos de elevación nacional canadiense (CDED, irónicamente almacenado como un entero -metres). También la herramienta TopoToRaster en ArcGIS usa Anudem debajo del capó ( una revisión o tres detrás de la corriente).

El USGS usó un programa diferente para el modelo de Estados Unidos, Delta3D by AverStar, pero cuando pregunté (hace diez años) era un programa personalizado y no estaba disponible (aunque por unos 100k lo adaptarían) para nuestras necesidades).

No tengo conocimiento de ninguna otra herramienta para generar modelos de elevación con drenaje, pero me encantaría conocerlos.

    
respondido por el matt wilkie 06.05.2011 - 02:06
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De vuelta en la universidad, trabajé en un proyecto que hizo esto bastante bien. No soy un hidrólogo, ni terminé el proyecto (graduado), pero es posible que desee ver esto:

TauDEM 5.0

Por lo que recuerdo, funcionó bastante bien. Es una herramienta gratuita y puede ser justo lo que necesitas.

Edit: Después de leer su pregunta con más cuidado, creo que esta es exactamente la herramienta que necesita. No tiene desconexiones como usted describe, todo el flujo continúa en sentido descendente, es decir, no hay corrientes huérfanas. La mayoría de los DEM calculan la dirección del flujo con solo 8 direcciones posibles, N, E, S, W y NE, SE, SW, NW. Esto conduce a un flujo antinatural. TauDEM tiene una dirección ponderada, puede fluir en 360 grados. Tendrá un flujo más natural y asumo uno más preciso.

Además, si tiene varios núcleos, los utilizará. Con un LiDAR de alta resolución, TauDEM debe procesar lo que necesita con bastante rapidez.

    
respondido por el SaulBack 27.05.2011 - 16:28
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Gracias a todos por sus contribuciones. Llegué a la conclusión de que la superficie de resolución total de LiDAR no es adecuada para este tipo de análisis.

    
respondido por el Jakub Sisak GeoGraphics 12.05.2011 - 14:55
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No sé si esto ayudará, pero hace un tiempo escribí una publicación de blog en la red hidroeléctrica para 1 cm de LIDAR DEM. Podría tener algunas pepitas para ti.

enlace

    
respondido por el Thad 30.03.2012 - 17:24
3

Específicamente para la pregunta sobre el uso de un entero o un punto flotante: Integer es mejor para la velocidad, el almacenamiento y evita algunos tipos de desviación debido a errores de redondeo. Sin embargo, cuando use enteros, ¡no use los medidores para sus valores de Z (elevación)! Cambie las unidades verticales a centímetros o milímetros, o manténgalos como metros y escale los valores (multiplique por 100 o 1000) que tiene el mismo efecto Si eso no es factible, use un punto flotante.

Pendiente & análisis de aspecto y otros 2 & Los derivados de 3er orden son particularmente sensibles a la crudeza de las elevaciones de enteros basadas en medidores. Realmente es una mala práctica, sin embargo, también es una práctica estándar.

Consulte Análisis del terreno: principios y aplicaciones (John Peter Wilson & John C. Gallant) en la sección particular 2.7.2 Unidades de elevación y precisión vertical , y La caracterización geomorfológica de los modelos digitales de elevación ( Jo Wood ), busque" redondeo de enteros ". Ambos documentos son pesados. Me di cuenta por primera vez del problema a través de una descripción concisa y comprensible del problema en un documento sobre la construcción del primer modelo de elevación continental para Australia (circa 2000), utilizando ANUDEM , pero no puedo encontrarlo ahora mismo.

    
respondido por el matt wilkie 06.05.2011 - 01:39
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Pensé que añadiría algo más en lo que pensar aquí. Ahora estoy cuestionando si el proceso de delimitación de cuencas hidrográficas funciona incluso. Tengo un modelo que he estado editando manualmente y continuamente me encuentro con áreas que están mal. No creo que pueda confiar en los modelos generados por computadora de ArcGIS ...

    
respondido por el Jakub Sisak GeoGraphics 27.05.2011 - 16:10

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