水文调平指调平高程模型中的水体的过程。 它涉及确保湖泊和水库位于恒定高度，河流在横截面上保持水平，同时在纵向上持续向坡下流动。 执行水文调平是为了实现分析和制图目的。 它可以改进流动建模并确保派生山体阴影中的水体看起来水平，等值线不会横穿湖泊中间，等值线以清晰的方式横穿河流，几乎与流向垂直。
尽管可以对现有数字高程模型 (DEM) 执行水文调平作为后处理过程，但是通常建议在从源矢量数据对 DEM 进行插值时执行该操作。 这是因为此时控制地面和水体之间的过渡区域更容易一点，避免明显的中断。 下述工作流在使用 LAS 数据集生成 DEM 过程中处理调平。
先决条件
要生成水文调平 DEM，需要湖泊、水库和河流的航空激光雷达和水岸线，全部以面的形式表示。 通常处理面积大于 0.8 公顷的湖泊和水库以及平均宽度大于等于 30 米的河流。 通常跳过较小的要素。 单独的河流通过单独的面进行建模。 还可以使用单独的面表示河流网络，尽管形状更加复杂。 对于河流，还需要水流方向线，用于指示流入和流出的主要位置。 这些线可能已在现有河流线数据中可用（请参阅以下“资源”部分）。 如果不可用，可以手动创建这些线。
创建包含已分类地面和水体的 LAS 数据集
首先，通过航空激光雷达创建 LAS 数据集。 如果激光雷达尚未针对地面进行分类，可使用分类 LAS 地面点工具。
还必须对水体点进行分类。 如果激光雷达分类已包含水体，则后续工作流中所需的水体面的适当源将为用于水体分类过程的源。 查看与这些面的激光雷达工程关联的隔断线数据。 如果水体未分类，从可靠源中查找水体面，然后将这些面与使用要素设置 LAS 类代码地理处理工具配合使用，将点过滤为地面，以将面内的 2 类点指定为 9 类水体点。 美国境内水体面的一个可能源为 NHDPlus。 还可以从正射影像手动收集面。
处理湖泊和水库
湖泊和水库调平是通过强制将恒定高度面指定为 LAS 数据集中的约束实现的。 用于将 LAS 数据集转换为栅格 DEM 的插值过程将实施这些约束。
如果您没有面的水体高度信息，可通过激光雷达获取。 为此，将 LAS 数据集过滤为地面，然后使用插值 Shape 地理处理工具与面配合使用，并将方法参数设置为合并最近的 Z 值。这会将地面高度指定给每个面的边界周围的折点。 但是，结果可能上下波动， 不会完全水平。 您需要做的是找到面周围的最小地面高度，然后使用该高度作为面的湖岸线高度。 使用添加 Z 信息地理处理工具将每个面的最低 z 值添加为属性。 然后，可以使用复制要素地理处理工具，并在工具环境中禁用 z 值，以从折点中移除 z 值同时保留 Min Z 属性。
在拥有具有高度的水体面后，使用将文件添加至 LAS 数据集地理处理工具将这些面添加至 LAS 数据集作为表面约束，使用 Min Z 属性作为高度字段值，使用硬断线作为表面要素类型值。 还可以使用硬替换值，但是从性能方面考虑，此举成本更高。 只要面内没有任何地面点并且在插值期间排除了水体点，使用硬断线类型足以。
处理河流
要实现河流调平，在横截面上让河流保持水平，同时在纵向上保留向下流动，并在 LAS 数据集中将其实施为约束。 用于将 LAS 数据集转换为栅格 DEM 的插值过程将实施这些约束。 与恒定高度面相比，正确调节河流高度更加复杂。
如果您没有面的水体高度信息，可通过激光雷达获取。 为此，将 LAS 数据集过滤为地面，然后使用插值 Shape 地理处理工具与面配合使用，并将方法参数设置为合并最近的 Z 值。这会将地面高度指定给每个面的边界周围的折点。 可能存在不必要的波动。 它们可能上下波动并且河流在横向上可能不是水平的。 使用强制河流单调性地理处理工具进行高度调整，以满足所需的条件。 该工具需要水流方向线以及面。
水流方向线是 2D 要素，用于为强制河流单调性工具指示正确的流向。 表示河流起点的面部分必须具有与之相遇的水流线。 该线还必须朝着正确的流向定向，因此其最后一个顶点必须为连接面的顶点。 表示河流终点的面的位置也必须具有与之相遇的水流线，该线朝适当方向定向，并且其第一个点为连接面的点。 每条河流必须具有至少两条水流方向线，一条定义流入方向，另一条定义流出方向。 这些水流方向线可以长，也可以短，具有的折点可以很多，也可以很少。 它们必须与河流面边界相遇并且正确定向。 使用要素编辑器通过捕捉确保其相遇。 使用符号系统目视确认线方向。 使用箭头绘制线的符号适用于此情况。
在获得河流面周围的地面高度以及水流方向线后，使用强制河流单调性工具调整高度，确保河流向下流动，同时河流横向水平。 河流可能在一些河段水平，但是绝不允许上涨。 此工具的输出为 3D 折线集合。 该工具不会输出面，因为与范围可能很大且具有许多折点的较大面相比，在表面中实施大小和范围有限的线集合更高效。
强制河流单调性工具的输出会通过将文件添加至 LAS 数据集地理处理工具添加至 LAS 数据集作为表面约束，使用 Shape.Z 属性作为高度字段值，使用硬断线作为表面要素类型值。 要让这些约束在构造 DEM 或数字地形模型 (DTM) 时正常运行，确保河流区域中不存在地面点，并在插值期间排除水体点。
处理河流网络
河流网络的处理方式与河流类似。 主要差异在于，对于河流网络，相连河流集合通过单一面进行建模。
流入和流出的每个主要位置必须使用水流方向线表示。 例如，对于流入较大河流的多条支流，每个支流顶部都有一个流入水流线，并且在与其相连的较大河流底部有一个流出水流线。
对于河流，强制河流单调性工具的输出会通过将文件添加至 LAS 数据集工具添加至 LAS 数据集作为表面约束，使用 Shape.Z 属性作为高度字段值，使用硬断线作为表面要素类型值。
河岸线过渡
某些激光雷达地面点可能几乎与水体面边界重合。 这可能导致地面或水体交汇处出现不必要的明显中断。 为了缓解这一情况，将水体面缓冲一小段距离（例如 0.3 米），然后使用缓冲面将地面点重新分类为类别 20，即 LAS 分类标准忽略的地面。 如果在对栅格 DEM 插值时排除这些点，则从地面到水体的过渡会更平滑。
要对靠近河岸线的地面点重新分类，将点过滤为地面，然后使用使用要素设置 LAS 类代码地理处理工具将地面点重新分类为忽略的地面类别 20。
创建 DEM
可在完成以下操作后创建 DEM：
- 已对地面和水体点进行分类。
- 已估计并调节水体面高度。
- 水体面已作为硬断线约束添加至 LAS 数据集。
使用 LAS 数据集图层属性将点过滤为地面并启用表面约束。 然后，运行 LAS 数据集转栅格工具，像元大小适用于数据和应用程序。 要生成 DEM，将插值类型值设置为三角测量选项，而不是图格化选项。 如果将插值方法值设置为自然邻域法选项，则与线性选项相比，更加平滑，但是计算所需的时间更长。 如果使用自然邻域法选项，则当数据边界不是凸边界时，需要裁剪约束；否则，工具的运行时间可能很长。
资源
有关详细信息，请参阅以下资源：