Доступно с лицензией Spatial Analyst.
Обзор
Одним из ключевых моментов получения гидрологических характеристик поверхности является возможность определить направление стока из каждого пиксела растра. Функция растра Направление стока получает поверхность в качестве входных данных и создает растр направления стока из каждого пиксела в направлении соседа с наибольшим уклоном вниз по склону. Функция Направление стока поддерживает три метода моделирования стока: D8 (восемь направлений), Множественное направление потока (MFD) и D-бесконечность (DIFN).
Это глобальная растровая функция.
Примечания
Для получения дополнительной информации о конкретном методе моделирования стока см. соответствующий раздел ниже.
Метод D8
Опция D8 моделирует направление стока из каждого пиксела до соседнего пиксела, расположенного вниз по склону с максимальным уклоном. Весь сток направлен в сторону соседа с наибольшим уклоном. Выходными данными для типа направления D8 является целочисленный растр, значения которого находятся в диапазоне от 1 до 255. Значения для каждого направления от центра показаны на следующем изображении:
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. Пример ниже демонстрирует преобразование значений высот в коды направлений стока.
Если пиксел расположен ниже, чем восемь соседних ячеек, этому пикселу присваивается значение самого нижнего соседнего пиксела, и направление стока определяется в сторону этого пиксела. Если несколько соседних пикселов имеют одинаковое самое низкое значение, пикселу все равно присваивается это значение, но направление стока определяется с помощью одного из двух методов, поясняемых ниже. Этот метод используется для удаления локальных понижений, которые считаются данными шума.
Локальное понижение – это пиксел или набор пространственно смежных пикселов, направлению стока из которых не может быть присвоено ни одного из восьми корректных значений в растре направления стока. Такое происходит в том случае, если все соседние пикселы выше, чем обрабатываемый пиксел, либо когда два пиксела перетекают друг в друга, образуя петлю из двух пикселов.
- Если для пиксела характерно одно и то же изменение в z-значении в нескольких направлениях, и этот пиксел является частью локального понижения, направление стока считается неопределенным. В таких случаях, значение для этого пиксела 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 этого пиксела будет равно 1 + 4 = 5.
- Если для пиксела присутствует одно и то же изменение в z-значении в нескольких направлениях, и он не является частью локального понижения, направление стока присваивается с использованием таблицы перекодировки, определяющей наиболее вероятное направление. Обратитесь к источнику Greenlee (1987) ниже.
При использовании параметра Сток из крайних ячеек направлен наружу с не отмеченной настройкой по умолчанию, сток из пиксела на краю растра поверхности будет осуществляться к внутреннему пикселу с максимальным снижением в z-значении. Если снижение меньше или равно нулю, сток из пиксела будет «вытекать» с растра поверхности.
Метод Несколько направлений стока (MFD)
Алгоритм Множественные направления стока (MFD), описанный Qin (2007), разделяет поток из пиксела 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 пикселы вниз по склону.
- Выходные данные Множественного направления стока (MFD), добавленные на карту, отображают только направление стока D8. Поскольку Множественные направления стока (MFD) могут потенциально иметь множество значений, привязанных к каждому пикселу интереса – каждое значение соответствует пропорциональной части стока в каждый соседний пиксел вниз по склону – визуализировать их непросто. Однако выходной растр MFD может использоваться в качестве входных данных инструментом Суммарный сток, который использует пропорциональные направления стока MFD и накапливает сток из каждого пиксела во все соседние пикселы вниз по склону.
Метод D-Infinity (DINF)
Метод D-бесконечность (DINF), описанный Tarboton (1997), определяет направление стока как наиболее крутой уклон вниз из восьми треугольных граней, сформированных в окне 3x3 пиксела с центром в интересующем пикселе. Выходными данными направления стока является растр с плавающей точкой, представленный в виде одного угла в градусах от 0 (восток) до 360 (снова восток), измеряемого против часовой стрелки.
Параметры
| Параметр | Описание |
|---|---|
Растр | Входной растр представляет непрерывную поверхность высот. |
Сток из крайних ячеек направлен наружу | Определяет, будет ли направление стока из крайних пикселов всегда направлено наружу, или же определение направления будет подчиняться обычным (нормальным) правилам определения стока.
|
Тип направления стока | Задает тип метода стока при вычислении направлений стока.
|
Справочная информация
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, and L. Yang. 2007. «Адаптивный подход к выбору показателя разбиения стока для алгоритма нескольких направлений стока». International Journal of Geographical Information Science 21 (4): 443-458.
Tarboton, D. G., R. L. Bras, and I. Rodriguez–Iturbe. 1991. «Определение сети каналов по цифровым данным рельефа.» Гидрологические процессы. 5: 81–100.