Fonction Flow Direction (Direction de flux)

Disponible avec une licence Spatial Analyst.

Aperçu

L’un des principaux aspects de la dérivation des caractéristiques hydrologiques d’une surface est la capacité à déterminer la direction du flux de chaque pixel d’un raster. La fonction raster Flow Direction (Direction de flux) prend une surface en entrée et crée un raster de direction de flux à partir de chaque pixel vers son voisin de plus grande pente descendante. La fonction Flow Direction (Direction de flux) prend en charge trois méthodes de modélisation de flux : D8 (huit directions), Multiple Flow Direction (MFD) et D-Infinity (DINF).

Il s’agit d’une fonction raster globale.

Remarques

Pour plus d'informations sur une méthode de modélisation de flux en particulier, reportez-vous à la section appropriée ci-dessous.

Méthode D8

L’option de flux D8 modélise la direction de flux à partir de chaque pixel vers son voisin de plus grande pente descendante. L’intégralité du flux est dirigée vers ce voisin de plus grande pente descendante. La sortie du type de direction D8 est un raster d’entier dont les valeurs s’échelonnent de 1 à 255. Les valeurs de chaque direction à partir du centre sont affichées dans l’image suivante :

Par exemple, si la direction de la chute la plus escarpée est à gauche du pixel de traitement sélectionnée, le sens de circulation a la valeur 16. L’exemple ci-dessous indique comment les valeurs d’altitude sont converties en codes de direction de flux.

Valeurs d’altitude converties en codes de direction de flux

Lorsqu’un pixel est inférieur à ses huit voisins, il prend la valeur du voisin le plus faible. Le flux est alors régi par ce pixel. Si plusieurs voisins ont la valeur la plus basse, cette valeur est toujours attribuée au pixel, mais le flux est défini avec l’une des deux méthodes présentées ci-après. Cette méthode est utilisée pour supprimer les cuvettes, qui sont considérées comme étant du bruit.

Une cuvette est un pixel ou un ensemble de pixels limitrophes dont la direction de flux ne peut pas se voir attribuer l’une des huit valeurs valides dans un raster de direction de flux. Cela peut survenir lorsque tous les pixels voisins sont plus élevés que le pixel de traitement ou lorsque deux pixels s’écoulent en boucle l’un dans l’autre.

• Lorsque vous modifiez la valeur d’un pixel (valeur z) dans un sens ou dans l’autre et que ce pixel est rattaché à une cuvette, la direction du flux est indéterminée. Dans ce cas, la valeur du pixel dans le raster de direction de flux en sortie est la somme de ces directions. Par exemple, si la modification de la valeur z est la même vers la droite (direction du flux = 1) et vers le bas (direction du flux = 4), la direction du flux de ce pixel est 1 + 4 = 5.
• Si vous modifiez la valeur z d’un pixel en employant plusieurs directions et que ce pixel n’est pas rattaché à une cuvette, la direction du flux est alors associée à une table de correspondance qui permet de choisir la direction la plus appropriée Reportez-vous à l’ouvrage de Greenlee (1987) ci-dessous.

Avec le paramètre Force all edge cells to flow outward (Forcer l’écoulement vers l’extérieur sur les quatre bords) non activé par défaut, un pixel au bord du raster de surface s’écoule vers le pixel intérieur, avec la pente la plus élevée dans la valeur z. Si la pente est inférieure ou égale à zéro, le pixel s’écoule du raster de surface.

Méthode MFD (Multiple Flow Direction)

L’algorithme MFD (Multiple Flow Direction), décrit par Qin (2007), divise le flux d’un pixel pour tous les voisins de pente descendante. Un exposant de division de flux est créé dans le cadre d’une approche adaptative en fonction des conditions de MNT locales et permet de déterminer la fraction de flux qui est drainée vers chaque voisin de pente descendante.

• La sortie de la direction de flux MFD affiche uniquement les directions de flux D8. Comme les directions de flux MFD comportent potentiellement plusieurs valeurs associées à chaque pixel d’intérêt (chaque valeur correspond à une proportion de flux vers chaque voisin de pente descendante), la visualisation de la sortie est difficile. Toutefois, un raster en sortie de la direction de flux MFD est une entrée reconnue par l’outil Flow Accumulation (Accumulation de flux) qui fait appel aux directions de flux MFD et cumule le flux de chaque pixel vers tous les voisins de pente descendante.

Méthode DINF (D-Infinity)

La méthode de flux DINF (D-Infinity), décrite par Tarboton (1997), détermine la direction de flux comme la plus grande pente descendante sur huit facettes triangulaires formées dans une fenêtre de pixel de 3x3 centrée sur le pixel d’intérêt. La sortie de la direction de flux est un raster ponctuel flottant représenté comme angle unique en degrés dans le sens anti-horaire et compris entre 0 (plein est) et 360 (encore plein est).

Paramètres

Paramètre	Description
Raster	Raster en entrée qui représente une surface d’altitude continue.
Force all edge cells to flow outward (Forcer l’écoulement vers l’extérieur sur les quatre bords)	Indique si les pixels de tronçon s’écoulent toujours vers l’extérieur ou suivent les règles de flux normales. No (Non) - Si la pente maximale d’un pixel de tronçon est supérieure à zéro, la direction de flux est déterminée de la manière habituelle ; dans le cas contraire, elle est orientée vers le tronçon. Les pixels qui devraient s’écouler du tronçon de la surface raster vers l’intérieur s’écouleront ainsi. Il s’agit de l’option par défaut. Yes (Oui) - Tous les pixels du tronçon du raster de surface s’écoulent du raster de surface vers l’extérieur.
Flow Direction Type (Type de direction de flux)	Indique le type de méthode de flux à utiliser pour calculer les directions de flux. D8 - Attribue une direction de flux en fonction de la méthode de flux D8. Cette méthode attribue une direction de flux au voisin de plus grande pente descendante. Il s’agit de l’option par défaut. MFD - Attribue une direction de flux en fonction de la méthode de flux MFD. Cette méthode attribue un flux proportionnel dans plusieurs directions vers tous les voisins de pente descendante. DINF - Attribue une direction de flux en fonction de la méthode de flux D-Infinity à l’aide de la plus grande pente descendante d’une facette triangulaire.

Bibliographie

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

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

Tarboton, D. G., R. L. Bras, and I. Rodriguez–Iturbe. 1991. "On the Extraction of Channel Networks from Digital Elevation Data." Hydrological Processes 46(5): 81-100.