Создание ЦМР без понижений

Цифровая модель рельефа (ЦМР), свободная от локальных понижений – ЦМР без понижений – это нужные входные данные для процесса направления потока. Наличие локальных понижений может привести к ошибочному растру направления потока. В некоторых случаях в данных могут быть правильные локальные понижения. Важно хорошо понимать морфологию области, чтобы знать, какие пространственные объекты могут в действительности быть локальные понижения на поверхности Земли, а какие просто являются ошибками в данных. Инструменты в наборе Гидрология (Hydrology) дополнительного модуля Дополнительный модуль ArcGIS Spatial Analyst используются для подготовки поверхности рельефа без понижений.

Определение локальных понижений

Локальные понижения могут быть найдены при помощи инструмента Локальное понижение (Sink). Для этого инструмента требуется растр направления, созданный с помощью инструмента Направление потока (Flow Direction). Результатом является растр, который определяет существующие локальные понижения в данных. В зависимости от результатов, вы можете заполнить локальные понижения или использовать выходные данные для определения ограничения заполнения. Локальные понижения могут быть заполнены с помощью инструмента Заполнение локальных понижений (Fill). Чтобы использовать выходные данные инструмента Локальное понижение (Sink) для определения лимита заполнения, обратитесь к разделу «Поиск глубины приемника» (см. ниже).

Профиль локального понижения

Заполнение приемников

Инструмент Заполнение локальных понижений (Fill) использует различные инструменты дополнительного модуля Spatial Analyst, включая некоторые инструменты гидрологического анализа, описанные выше, для создания ЦМР без понижений. Для этого инструмента требуются входная поверхность, лимит заполнения и выходной растр. Если локальное понижение заполняется, он заполняется до точки стока, минимальной высоты вдоль границы водораздела.

Определение и удаление локальных понижений, при создании ЦМР без понижений, является итеративным процессом. Когда локальное понижение заполняется, границы заполняемой области могут создавать новые локальные понижения, которые необходимо заполнить. Зря больших ЦМР или ЦМР с большим количеством локальных понижений, этот процесс может занять от минуты до часа.

Поиск глубины локального понижения

Полезно знать глубину локального понижения или группы локальных понижений. Эта информация может быть использована для определения подходящего ограничения по высоте для инструмента Заполнение локальных понижений (Fill), для понимания типа ошибок, присутствующих в данных, и для определения, являются ли приемники правильными морфологическими объектами. Следующие шаги описывают общий процесс поиска глубины локального понижения:

1. Создайте растр локальных понижений со значениями, которые определяют их глубину, путем запуска инструмента Локальное понижение (Sink) для размещения приемников в растре.
2. Используйте инструмент Водораздел (Watershed). чтобы создать растр из составляющей области каждого локального понижения с использованием направления потока из растра высоты и выходные данные инструмента Локальное понижение (Sink) в качестве входных данных для точек стока.
3. При работе с инструментом Алгебра карт (Map Algebra) в Python, используйте инструмент Зональная статистика (Zonal Statistics) с опцией Минимум (Minimum) для создания растра минимальных высот в водосборной области каждого локального понижения:

    sink_min = ZonalStatistics(sink_areas, "Value", elev_ras, "Minimum")

   Входные данные sink_areas – это выходные данные инструмента Водораздел (Watershed).
4. Создайте растр, содержащий наименьшую высоту вдоль границы каждого водораздела с помощью инструмента Заполнение зон (Zonal Fill) (это соответствует высоте, при которой поток покинет бассейн после заполнения до краев):

    sink_max = ZonalFill(sink_areas, elev_ras)

5. Воспользуйтесь инструментом Minus (Вычесть) для того, чтобы вычесть минимальное значение из максимального значения для поиска глубины::

    sink_depth = Minus(sink_max, sink_min)

Последовательность выше также может быть завершена с помощью следующих инструментов геообработки: Локальное понижение (Sink), Водораздел (Watershed), Зональная статистика (Zonal Statistics), Заполнение зон (Zonal Fill) и Вычитание (Minus).