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Fließrichtung

Zusammenfassung

Berechnet die Fließrichtung von jeder Zelle zu den jeweiligen folgenden Nachbarzellen mit den Methoden D8, D-Infinity (DINF) oder Multiple Flow Direction (MFD).

Abbildung

Abbildung Werkzeug "Fließrichtung"

Verwendung

  • Das Werkzeug Fließrichtung unterstützt drei Fließmodellalgorithmen. Dies sind D8, Multiple Flow Direction (MFD) und D-Infinity (DINF).

  • Die D8-Methode modelliert die Fließrichtung von jeder Zelle zur jeweiligen Nachbarzelle mit der steilsten Neigung.

    Wenn das Werkzeug Fließrichtung mit der Methode D8 ausgeführt wird, ist seine Ausgabe ein ganzzahliges Raster, dessen Werte zwischen 1 und 255 liegen. Die Werte für die einzelnen Entfernungen vom Mittelpunkt sind Folgende:

    Fließrichtungscodes

    Wenn beispielsweise die Richtung der stärksten Absenkung links von der aktuellen bearbeiteten Zelle liegt, wird ihre Fließrichtung als 16 codiert.

    • Wenn eine Zelle niedriger liegt als ihre acht Nachbarn, erhält diese Zelle den Wert ihres niedrigsten Nachbarn, und der Fluss wird als zu dieser Zelle führend definiert. Wenn mehrere Nachbarn den niedrigsten Wert aufweisen, erhält die Zelle immer noch diesen Wert, der Fluss wird jedoch anhand einer der beiden im Folgenden erklärten Methoden definiert. Dies wird verwendet, um aus nur einer einzigen Zelle bestehende Senken herauszufiltern, die als Rauschen betrachtet werden.

    • Wenn eine Zelle in mehrere Richtungen die gleiche Änderung im Z-Wert aufweist und diese Zelle zu einer Senke gehört, gilt die Fließrichtung als nicht definiert. In solchen Fällen ist der Wert für diese Zelle im Ausgabe-Fließrichtungs-Raster die Summe dieser Richtungen. Wenn beispielsweise die Änderung im Z-Wert nach rechts (Fließrichtung = 1) und nach unten (Fließrichtung = 4) identisch ist, ist die Fließrichtung für die betreffende Zelle 1 + 4 = 5. Mit dem Spatial Analyst-Werkzeug Senke können Zellen mit nicht definierter Fließrichtung als Senken gekennzeichnet werden,

    • Wenn eine Zelle in mehrere Richtungen die gleiche Änderung im Z-Wert aufweist und nicht zu einer Senke gehört, wird die Fließrichtung über eine Lookup-Tabelle zugewiesen, die die wahrscheinlichste Richtung definiert. Siehe Greenlee (1987).

    Das Ausgabe-Absenkungs-Raster wird berechnet als Differenz im Z-Wert, dividiert durch die angegebene Pfadlänge zwischen Zellenmittelpunkten, ausgedrückt als Prozentsatz. Für benachbarte Zellen ist dies analog zur prozentualen Neigung zwischen den Zellen. Auf einer ebenen Fläche wird diese Entfernung zur Entfernung zu der nächsten Zelle mit niedrigerer Höhe. Das Ergebnis ist eine Karte des prozentualen Anstiegs im Pfad des steilsten Gefälles ausgehend von jeder Zelle.

    Bei der Berechnung des Absenkungs-Rasters auf ebenen Flächen wird für die Entfernung zu diagonal benachbarten Zellen (1.41421 * cell size) der Näherungswert 1.4 * cell size verwendet, um die Performance zu verbessern.

  • Der von Qin et al. (2007) beschriebene MFD-Algorithmus teilt den Abfluss einer Zelle auf alle folgenden Nachbarzellen auf. Anhand der lokalen Terrainbedingungen wird flexibel ein Exponent für die Abflussverteilung generiert. Mit diesem wird der Anteil bestimmt, der in alle folgenden Nachbarzellen abfließt.

    Wenn die Ausgabe von MFD-Fließrichtungen in eine Karte eingebunden wird, werden nur die D8-Fließrichtungen angezeigt. Bei MFD-Fließrichtungen kann es vorkommen, dass jeder Zelle mehrere Werte zugeordnet sind (wobei jeder Wert einem Teil des Abflusses zu allen folgenden Nachbarzellen entspricht); dies lässt sich nur schwer visuell darstellen. Das Ausgabe-Raster einer MFD-Fließrichtung ist eine Eingabe, die vom Werkzeug "Abflussakkumulation" erkannt wird. Anhand der MFD-Fließrichtungen erfolgt eine Verteilung und Akkumulation des Abflusses jeder Zelle zu den jeweiligen folgenden Nachbarzellen.

  • Die von Tarboton (1997) beschriebene Abflussmethode D-Infinity (DINF) beschreibt die Fließrichtung als steilste Neigung von acht dreieckigen Facetten, die auf Basis eines 3 x 3 großen und auf die betreffende Zelle zentrierten Zellenfensters entworfen werden. Die Ausgabe der Fließrichtung ist ein Gleitkomma-Raster, das als einzelner Winkel dargestellt wird und gegen den Uhrzeigersinn von 0 (in Richtung Osten) bis 360  (erneut in Richtung Osten) verläuft.

  • Mit dem Parameter Abfluss von Randzellen nach außen erzwingen in der Standardeinstellung (NORMAL) erfolgt der Fluss bei einer Zelle am Rand des Oberflächen-Rasters hin zur inneren Zelle mit der steilsten Absenkung beim Z-Wert. Wenn die Absenkung kleiner oder gleich 0 ist, erfolgt der Fluss bei der Zelle aus dem Oberflächen-Raster hinaus.

  • Referenzliste:

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

    Qin, C., Zhu, A. X., Pei, T., Li, B., Zhou, C., & Yang, L. 2007. "An adaptive approach to selecting a flow partition exponent for a multiple flow direction algorithm." International Journal of Geographical Information Science 21(4): 443-458.

    Tarboton, D. G. 1997. "A new method for the determination of flow directions and upslope areas in grid digital elevation models." Water Resources Research 33(2): 309-319.

Syntax

FlowDirection_ra (inputSurfaceRaster, outputFlowDirectionName, {forceFlow}, {flowDirectionType}, outputDropName)
ParameterErläuterungDatentyp
inputSurfaceRaster

Das Eingabe-Raster, das eine kontinuierliche Oberfläche darstellt.

Raster Layer; Image Service; String
outputFlowDirectionName

Der Name des Ausgabe-Fließrichtungs-Raster-Service.

Der Standardname basiert auf dem Werkzeugnamen und dem Namen des Eingabe-Layers. Wenn der Layer bereits vorhanden ist, werden Sie aufgefordert, einen anderen Namen einzugeben.

String
forceFlow
(optional)

Schlüsselwörter, die definieren, ob NoData-Werte im Eingabe-Raster durch die Nibble-Funktion auf die durch das Masken-Raster definierte Fläche ausgeweitet werden dürfen.

  • NORMALWenn die maximale Absenkung auf der Innenseite einer Randzelle größer als 0 ist, wird die Fließrichtung wie üblich bestimmt; andernfalls geht die Fließrichtung in Richtung Rand. Für Zellen, bei denen der Fluss vom Rand des Oberflächen-Rasters nach innen erfolgen sollte, wird tatsächlich diese Fließrichtung verwendet. Dies ist die Standardeinstellung.
  • FORCEBei allen Zellen am Rand des Oberflächen-Rasters erfolgt der Fluss vom Oberflächen-Raster nach außen.
Boolean
flowDirectionType
(optional)

Gibt die bei der Berechnung von Fließrichtungen verwendete Abflussmethode an.

  • D8Weisen Sie eine Fließrichtung mit der Abflussmethode D8 zu. Diese weist die Fließrichtung zur jeweiligen Nachbarzelle mit der steilsten Neigung zu. Dies ist die Standardeinstellung.
  • MFDWeisen Sie eine Fließrichtung mit der Abflussmethode MFD zu. Diese weist mehrere Fließrichtungen in Richtung aller folgenden Nachbarzellen zu.
  • DINFWeisen Sie eine Fließrichtung anhand der Abflussmethode D-Infinity zu und verwenden Sie die steilste Neigung einer dreieckigen Facette.
String
outputDropName

Der Name des Ausgabe-Absenkungs-Raster-Service.

Der Standardname basiert auf dem Werkzeugnamen und dem Namen des Eingabe-Layers. Wenn der Layer bereits vorhanden ist, werden Sie aufgefordert, einen anderen Namen einzugeben.

String

Codebeispiel

FlowDirection –Beispiel 1 (Python-Fenster)

In diesem Beispiel wird ein Fließrichtungs-Raster aus dem Eingabe-Oberflächen-Raster erstellt.

import arcpy
arcpy.FlowDirection_ra("https://myserver/rest/services/elevation/ImageServer","outD8FlowDir1")
FlowDirection – Beispiel 2 (eigenständiges Skript)

In diesem Beispiel wird ein Fließrichtungs-Raster aus dem Eingabe-Oberflächen-Raster erstellt.

#---------------------------------------------------------------------------
# Name: FlowDirection_example02.py
# Requirements: ArcGIS Image Server

# Import system modules
import arcpy

# Set local variables
inSurface = "https://myserver/rest/services/elevation_filled/ImageServer"
outputFlowDirection = "outD8FlowDir2"
forceFlow = "NORMAL"
flowDirectionType = "D8"

# Execute Flow Direction raster analysis tool
arcpy.FlowDirection_ra(inSurface, outputFlowDirection, forceFlow, flowDirectionType)

Lizenzinformationen

  • ArcGIS Desktop Basic: Erfordert ArcGIS Image Server
  • ArcGIS Desktop Standard: Erfordert ArcGIS Image Server
  • ArcGIS Desktop Advanced: Erfordert ArcGIS Image Server

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