Направление стока (Spatial Analyst)

Доступно с лицензией Spatial Analyst.

Сводка

Создает растр направления стока из каждой ячейки в соседние вниз по склону с помощью методов D8, Множественное направление потока (MFD) и D-бесконечность (DINF).

Более подробно о том, как работает инструмент Направление стока

Иллюстрация

Flow_Dir = FlowDirection(Elev_Ras, #, #, D8)

Использование

• Инструмент Направление стока поддерживает три алгоритма моделирования стока. Это методы D8, Множественные направления стока (MFD) и D-бесконечность (DINF).

• Метод D8 моделирует направление стока из каждой ячейки до соседней ячейки, расположенной вниз по склону с максимальным уклоном.

  Выходными данными инструмента Направление стока, при моделировании по методу D8, является целочисленный растр со значениями от 1 до 255. Значения для каждого направления от центра следующие:

  

  Например, если сток по наиболее крутому уклону будет происходить в ячейку, расположенную слева от исследуемой ячейки, то значение направления стока в этой ячейке будет обозначено числом 16.

  • Если ячейка расположена ниже, чем восемь соседних ячеек, этой ячейке присваивается значение самой нижней соседней ячейки, и направление стока определяется как сток в эту ячейку. Если несколько соседних ячеек имеют одинаковое самое низкое значение, ячейке все равно присваивается это значение, но направление стока определяется с помощью одного из двух методов, поясняемых ниже. Эта процедура используется для фильтрации локальных понижений размером в одну ячейку, которые рассматриваются как помехи.

  • Если для ячейки характерно одно и то же изменение в z-значении в нескольких направлениях, и ячейка является частью локального понижения, направление стока считается неопределенным. В таких случаях, значение для этой ячейки в выходном растре направления стока будет суммой этих направлений. Например, если изменение в z-значении одинаково и в направлении вправо (направление стока = 1) и в направлении вниз (направление стока = 4), направление стока для этой ячейки будет равно 1 + 4 = 5. Ячейки с неопределенным направлением стока могут быть помечены как локальные понижения с использованием инструмента Локальное понижение.

  • Если для ячейки характерно одно и то же изменение в z-значении в нескольких направлениях, и она не является частью локального понижения, направление стока присваивается с использованием таблицы перекодировки, определяющей наиболее вероятное направление. Обратитесь к источнику Greenlee (1987).

  • Выходной растр снижения D8 вычисляется как разница в z-значении, деленная на расстояние между центрами ячеек, выраженная в процентах. Для соседних ячеек эта величина аналогична уклону между ячейками, выраженному в процентах. Для плоских участков расстояние становится расстоянием до ближайшей ячейки с меньшей высотой. Результатом является карта процента подъема на пути наиболее крутого спуска из каждой ячейки.

• Алгоритм Множественные направления стока (MFD), описанный Qin et al. (2007), разделяет поток из ячейки по всем соседним, которые расположены ниже по склону. Экспонента разделения стока создается адаптивно, в зависимости от локальных условий рельефа, и используется для определения частей стока, перетекающих во все соседние ячейки вниз по склону.

  Примечание:

  Направление стока типа MFD поддерживает создание выходного растра направления стока только в формате Cloud Raster Format (CRF), например, flowdir1.crf, в рабочем пространстве папки.

  Выходные данные Множественного направления стока, добавленные на карту, отображают только направление стока D8. Поскольку Множественные направления стока (MFD) могут иметь множество значений, привязанных к каждой ячейке (каждое значение пропорционально соответствует части потока в каждую соседнюю ячейку вниз по склону), визуализировать их непросто. Однако, выходной растр MFD может использоваться инструментом Суммарный сток, который использует направления стока для разделения и накопления стока из каждой ячейки во все соседние ячейки вниз по склону.

• Метод D-бесконечность, описанный Tarboton (1997), определяет направление стока как наиболее крутой уклон из восьми треугольных граней, сформированных в окне 3x3 ячейки с центром в интересующей ячейке. Выходными данными является растр с плавающей точкой, представленный в виде одного угла в градусах от 0 (восток) до 360 (снова восток) против часовой стрелки.

• При использовании параметра Сток из крайних ячеек направлен наружу со значением по умолчанию (NORMAL в Python), сток из ячейки на краю растра поверхности будет осуществляться к внутренней ячейке с максимальным снижением в z-значении. Если снижение меньше или равно нулю, сток из ячейки будет «вытекать» с растра поверхности.

• Этот инструмент поддерживает параллельную обработку. Если ваш компьютер имеет несколько процессоров или процессор с несколькими ядрами, то его производительность будет более высокой, особенно на больших наборах данных. Раздел справки Параллельная обработка в Spatial Analyst содержит более подробные сведения об этой возможности и способах ее настройки.

  При использовании параллельной обработки будут записаны временные данные для управления обрабатываемыми фрагментами данных. Расположение папки временных файлов по умолчанию будет на вашем локальном диске C:. Вы можете управлять расположением этой папки, настроив Переменную системной среды с именем TempFolders и указав путь к папке, которая будет использоваться (например, E:\RasterCache). Если у вас есть права администратора на вашей машине, вы можете также использовать ключ регистрации (например, [HKEY_CURRENT_USER\SOFTWARE\ESRI\ArcGISPro\Raster]).

  По умолчанию, этот инструмент будет использовать 50 процентов доступных ядер. Если размер входных данных меньше, чем 5000 на 5000 ячеек, может использоваться меньшее число ядер. Можно задавать число используемых инструментом ядер в среде Коэффициент параллельной обработки.

• См. раздел Среда анализа и Spatial Analyst для получения дополнительной информации о среде геообработки данного инструмента.

• Литература:

  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.

  Greenlee, D. D. 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.

Синтаксис

FlowDirection(in_surface_raster, {force_flow}, {out_drop_raster}, {flow_direction_type})

Parameter	Объяснение	Тип данных
in_surface_raster	Входной растр непрерывной высотной поверхности.	Raster Layer
force_flow (Дополнительный)	Определяет, будет ли направление стока из краевых ячеек всегда направлено наружу, или же определение направления будет подчиняться обычным (нормальным) правилам определения стока. NORMAL —Если максимальное снижение с внутренней стороны от краевой ячейки больше нуля, направление стока будет определено как обычное; в противном случае, сток будет направлен за край. Для ячеек, сток из которых должен быть направлен от края растра поверхности внутрь, направление будет определяться именно таким образом. Это значение по умолчанию. FORCE —Сток из всех ячеек на краю растра поверхности будет осуществляться наружу, за края растра.	Boolean
out_drop_raster (Дополнительный)	Дополнительный выходной растр снижения. Растр снижения возвращает отношение максимального изменения по высоте из каждой ячейки вдоль направления стока к расстоянию между центрами ячеек, выраженное в процентах. Это выходные данные с плавающей точкой.	Raster Dataset
flow_direction_type (Дополнительный)	Задает тип метода потока при вычислении направлений стока. D8 —Используется направление стока на основе метода D8. Метод присваивает направление стока соседу с максимальным уклоном. Это значение по умолчанию. MFD —Используется направление стока на основе метода Множественное направление потока. Этот метод присваивает несколько направлений стока всем соседним ячейкам вниз по склону. DINF —Присваивается направление стока на базе метода D-бесконечность, при этом используется наиболее крутой склон треугольных граней.	String

Значение отраженного сигнала

Name	Объяснение	Тип данных
out_flow_direction_raster	Выходной растр который показывает направления стока из каждой ячейки в соседние вниз по склону, используя методы D8, Множественные направления стока (MFD) или D-бесконечность (DINF). Эти выходные данные будут целочисленными.	Raster

Пример кода

FlowDirection, пример 1 (окно Python)

В этом примере создается растр направления потока D8 из входного растра поверхности рельефа Grid.

import arcpy
from arcpy import env
from arcpy.sa import *
env.workspace = "C:/sapyexamples/data"
outFlowDirection = FlowDirection("elevation", "NORMAL")
outFlowDirection.save("C:/sapyexamples/output/outflowdir01")

FlowDirection, пример 2 (автономный скрипт)

В этом примере создается растр направления потока D8 из входного растра поверхности рельефа Grid.

# Name: FlowDirection_Example.py
# Description: Creates a raster of flow direction from each cell to its
#    steepest downslope neighbor.
# Requirements: Spatial Analyst Extension

# Import system modules
import arcpy
from arcpy import env
from arcpy.sa import *

# Set environment settings
env.workspace = "C:/sapyexamples/data"

# Set local variables
inSurfaceRaster = "elevation"
outDropRaster = "C:/sapyexamples/output/dropraster"

# Execute FlowDirection
outFlowDirection = FlowDirection(inSurfaceRaster, "FORCE", outDropRaster)

# Save the output 
outFlowDirection.save("C:/sapyexamples/output/outflowdir02")

Environments

Автоподтверждение, Размер ячейки, Метод проецирования размера ячейки, Сжатие, Текущая рабочая область, Экстент, Географические преобразования, Маска, Выходное ключевое слово CONFIG, Выходная система координат, Коэффициент параллельной обработки, Временная рабочая область, Растр привязки, Размер листа

Информация о лицензиях

• Basic: Требуется Spatial Analyst
• Standard: Требуется Spatial Analyst
• Advanced: Требуется Spatial Analyst