Funktionsweise von "Fließrichtung"

Mit der Spatial Analyst-Lizenz verfügbar.

Eine der Hauptvoraussetzungen für das Ableiten hydrologischer Eigenschaften einer Oberfläche besteht darin, die Fließrichtung aus den einzelnen Zellen im Raster bestimmen zu können. Dies wird mit dem Werkzeug Fließrichtung erreicht.

Dieses Werkzeug benötigt eine Fläche als Eingabe und erzeugt ein Raster mit der Fließrichtung aus den einzelnen Zellen als Ausgabe. Wenn die Option Ausgabe-Absenkungs-Raster gewählt wird, wird ein Ausgabe-Raster erzeugt, das das Verhältnis zwischen der maximalen Änderung in der Höhe von jeder Zelle in der Fließrichtung und der Pfadlänge zwischen den Zellenmittelpunkten zeigt, ausgedrückt als Prozentsatz. Wenn die Option Abfluss von Randzellen nach außen erzwingen aktiviert ist, fließen alle Zellen am Rand des Oberflächen-Rasters vom Oberflächen-Raster nach außen.

Es gibt acht gültige Ausgabe-Richtungen, die sich aus den acht benachbarten Zellen, in die der Abfluss erfolgen kann, ergeben. Dies wird üblicherweise als D8-Fließmodell bezeichnet und geht auf einen Ansatz zurück, der in Jenson und Domingue (1988) vorgestellt wird.

Die Codierung der Fließrichtung

Berechnen der Fließrichtung

Die Fließrichtung wird durch die Richtung des steilsten Abgangs oder maximalen Abfalls von jeder Zelle bestimmt. Dieser Wert wird wie folgt berechnet:

 maximum_drop = change_in_z-value / distance * 100

Die Entfernung zwischen Zellenmittelpunkten wird berechnet. Deshalb beträgt bei der Zellengröße 1 die Entfernung zwischen zwei orthogonalen Zellen 1 und die Entfernung zwischen zwei diagonalen Zellen 1,414 (die Quadratwurzel von 2). Wenn der maximale Abfall in mehrere Zellen gleich ist, wird die Nachbarschaft vergrößert, bis der steilste Abfall gefunden wird.

Sobald die Richtung des steilsten Abfalls gefunden ist, wird die Ausgabe-Zelle mit dem Wert, der diese Richtung darstellt, codiert.

Wenn alle Nachbarn höher sind als die bearbeitete Zelle, wird sie als Rauschen betrachtet. Sie wird bis auf den niedrigsten Wert der Nachbarn aufgefüllt und verfügt über eine Fließrichtung zu dieser Zelle. Wenn eine aus einer Senke bestehende Zelle sich jedoch neben der physischen Kante des Rasters befindet oder mindestens eine NoData-Zelle als Nachbarn hat, wird sie aufgrund unzureichender Nachbarschaftsinformationen nicht gefüllt. Um als eine richtige Senke aus einer Zelle betrachtet zu werden, müssen alle Nachbarschaftsinformationen vorhanden sein.

Wenn zwei Zellen ineinander fließen, handelt es sich um Senken mit einer undefinierten Fließrichtung. Diese Methode der Ableitung der Abflussrichtung aus einem digitalen Höhenmodell (DEM) wird in Jenson und Domingue (1988) dargestellt.

Zellen, die Senken darstellen, können mit dem Werkzeug Senke identifiziert werden. Um eine genaue Darstellung der Fließrichtung über eine Oberfläche zu erhalten, sollten die Senken gefüllt werden, bevor ein Fließrichtungs-Raster verwendet wird.

Referenzen

Greenlee, D. D. 1987. "Raster and Vector Processing for Scanned Linework." Photogrammetric Engineering and Remote Sensing 53 (10): 1383–1387.

Jenson, S. K. und J. O. Domingue. 1988. "Extracting Topographic Structure from Digital Elevation Data for Geographic Information System Analysis." Photogrammetric Engineering and Remote Sensing 54 (11): 1593–1600.