Metodologi untuk membuat jaringan drainase (dan daerah tangkapan air) yang akurat dari LiDAR DEM resolusi tinggi?

Ini bukan pertama kalinya saya menemukan masalah ini; tampaknya saya tidak dapat menghasilkan model jaringan drainase yang benar dan hasil tangkapan dari resolusi penuh (1m sel) data LiDAR.

Ketika saya menggeneralisasi dataset LiDAR, mengonversinya menjadi DEM integer dan mengisi sink, semuanya baik dan saya dapat dengan mudah membuat apa yang tampak sebagai model yang sangat umum. Namun, saya ingin membuat model situs terperinci untuk peta skala besar dan di sinilah saya mengalami masalah.

Saya harus menunjukkan bahwa sebagian besar masalah terjadi di daerah yang lebih datar.

Saya ingin jaringan drainase mengikuti medan secara akurat, tetapi ketika saya menggunakan buat jaringan drainase dari input DEM integer , aliran yang dihasilkan sangat umum dan sering "terputus" di area yang seharusnya tidak. Alirannya bahkan tidak mengikuti dengan ketat punggungan alam di medan. Ada juga banyak segmen "yatim" atau "ke mana-mana". Ketika saya menggunakan input DEM floating point , jaringan drainase yang dihasilkan lebih rinci dan akurat tetapi sangat terputus, berkerumun dan "berserakan" dengan aliran anak yatim.

Saya menduga masalah saya terletak di suatu tempat dalam persiapan data; input DEM integer vs floating point raster, mengisi sink dengan benar, dll. Atau mungkinkah saya harus memproses data permukaan entah bagaimana untuk pertama-tama membuat DEM input "benar secara hidrologi"?

Dapatkah seseorang menggambarkan metodologi yang benar untuk membuat jaringan drainase dan tangkapan yang berkelanjutan menggunakan LiDAR resolusi tinggi?

Seperti berdiri saya lebih sukses dengan membuat model dari input DEM integer. Namun ini tidak ideal untuk analisis skala besar yang terperinci:

Gambar terlampir pertama adalah model yang dihasilkan dari input DEM integer. Beberapa bidang masalah yang jelas dilingkari. Harap dicatat bahwa sebenarnya ada aliran di apa yang tampaknya menjadi saluran drainase utama. Saya menambahkan versi stream yang sangat umum.

EDIT: Seperti yang telah saya sebutkan saya lebih sukses dengan membuat model dari input DEM integer. Tangkapan layar berikut menggambarkan mengapa itu terjadi. Meskipun input DEM integer memiliki banyak masalah seperti yang dapat dilihat di atas, masih menghasilkan jaringan drainase yang kurang terputus meskipun tidak sesuai dengan karakteristik medan. Seperti yang dapat Anda lihat pada gambar langsung di bawah ini menggunakan floating point DEM input menghasilkan jaringan yang sangat terputus dan berkerumun yang penuh dengan segmen anak yatim.

Flow Accumulation raster dihasilkan dari floating point DEM

Flow Accumulation raster dihasilkan dari DEM integer

Sejauh yang dapat saya deduksi, kedua metode menghasilkan hasil yang sangat berbeda, kedua metode ini tidak dapat digunakan untuk model terperinci.

EDIT: Saya minta maaf karena membuat posting ini lebih lama dan lebih lama (mungkin saya tidak mengekspresikan diri saya dengan jelas dalam bahasa Inggris) Untuk lebih menggambarkan masalah dengan menggunakan DEM floating point untuk input Saya melampirkan output Stream Link yang dihasilkan serta daerah aliran sungai yang dihasilkan. Apa yang saya harapkan adalah Stream Network yang berkelanjutan dan seluruh area yang tercakup dalam cekungan yang semuanya mengalir satu sama lain.

Stream Link dihasilkan dari input floating point DEM:

DAS yang dihasilkan dari input floating point DEM:

Berikut adalah contoh (area terdekat, data yang sama) di mana seluruh arah aliran cekungan berubah karena penggunaan input DEM integer: Panah merah adalah arah aliran model dan panah biru menunjukkan arah aliran aktual . (garis biru - aliran aktual, jaringan merah adalah urutan jaringan turunan LiDAR yang diturunkan)

Tautan ke data: https://www.yousendit.com/download/MEtSOGNVNXZvQnRFQlE9PQ (Akan kedaluwarsa 13 Mei 2011)

Sudahkah Anda mempertimbangkan untuk menggunakan analisis GRASS GIS? Saya memiliki expirience bahwa algoritma GRASS memiliki akurasi yang sangat baik pada analisis hidrologi. Sebagai contoh, saya ingin menghasilkan sesuatu seperti jaringan drainase pada DTM dengan resolusi 5x5m. Saya telah membandingkan alat dari ArcMap (termasuk Alat ArcHydro) dan Anda dapat melihat hasilnya pada gambar pertama (garis merah). Kemudian saya mencoba menggunakan fungsi GRASS GIS 'r.stream.extract' dan saya mendapatkan hasil seperti pada gambar 2 (garis merah). Kedua saluran drainase dihasilkan dengan luas area cathement 3 hektar.

Ini benar-benar berbeda, dan ia memiliki ketepatan yang cukup dalam perbandingan dengan stream nyata (gambar 3, stream nyata berwarna biru). Dan GRASS GIS memiliki banyak alat hidrologi, yaitu untuk menghasilkan daerah tangkapan air juga.

Berkenaan dengan menghasilkan model elevasi yang benar secara hidrologis, juga disebut drainase yang ditegakkan, ANUDEM , tetap merupakan yang terbaik menurut pengetahuan saya. Ini adalah program yang digunakan untuk menghasilkan dataset elevasi nasional Kanada (CDED, ironisnya disimpan sebagai integer-meter). Juga alat TopoToRaster di ArcGIS menggunakan Anudem di bawah tenda (revisi atau tiga di belakang saat ini).

USGS menggunakan program yang berbeda untuk model Amerika Serikat, Delta3D oleh AverStar, tetapi ketika saya bertanya (sepuluh tahun yang lalu) itu adalah program khusus dan tidak tersedia di pasaran (walaupun untuk beberapa 100k mereka akan menyesuaikannya untuk kebutuhan kita) ).

Saya tidak mengetahui adanya alat lain untuk menghasilkan model elevasi yang diberlakukan drainase, tetapi saya ingin mendengarnya.

Kembali di perguruan tinggi saya bekerja pada sebuah proyek yang melakukan ini dengan cukup baik. Saya bukan ahli hidrologi, saya juga tidak menyelesaikan proyek (lulus), tetapi Anda mungkin ingin memeriksa ini:

TauDEM 5.0

Dari apa yang saya ingat, itu bekerja dengan cukup baik. Ini alat gratis dan mungkin hanya apa yang Anda butuhkan.

Sunting: Setelah membaca pertanyaan Anda lebih hati-hati, saya yakin ini adalah alat yang Anda butuhkan. Tidak memiliki terputus seperti yang Anda gambarkan, semua aliran berlanjut ke hilir, yaitu tidak ada aliran yatim. Sebagian besar DEM menghitung arah aliran dengan hanya 8 kemungkinan arah, N, E, S, W dan NE, SE, SW, NW. Ini mengarah ke aliran yang tidak wajar. TauDEM memiliki arah tertimbang, dapat mengalir dalam 360 derajat. Ini akan memiliki aliran yang lebih alami dan saya menganggap yang lebih akurat.

Juga, jika Anda memiliki banyak inti, ia akan menggunakannya. Menggunakan LiDAR resolusi tinggi, TauDEM harus memproses apa yang Anda butuhkan dengan cukup cepat.

Terima kasih atas kontribusi Anda. Saya telah menyimpulkan bahwa permukaan LiDAR dengan resolusi penuh tidak cocok untuk jenis analisis ini.

Khusus untuk pertanyaan tentang penggunaan integer atau floating point: Integer terbaik untuk kecepatan, penyimpanan dan menghindari beberapa jenis penyimpangan karena kesalahan pembulatan. Namun ketika menggunakan integer jangan gunakan meter untuk nilai Z (ketinggian) Anda! Ubah unit vertikal menjadi sentimeter atau milimeter, atau pertahankan sebagai meter dan skala nilainya (kalikan dengan 100 atau 1000) yang memiliki efek yang sama. Jika itu tidak bisa dilakukan, gunakan floating point.

Analisis kemiringan & aspek dan turunan urutan 2 & 3 lainnya sangat sensitif terhadap kekakuan ketinggian bilangan bulat berbasis meter. Ini benar-benar praktik yang buruk, namun juga praktik standar.

Lihat Analisis medan: prinsip dan aplikasi (John Peter Wilson & John C. Gallant) pada bagian tertentu 2.7.2 Unit Elevasi dan Presisi Vertikal , dan Karakterisasi Geomorfologi Model Elevasi Digital ( Jo Wood ), mencari "integer rounding". Kedua dokumen itu sangat berbobot. Saya pertama kali menyadari masalah ini melalui deskripsi singkat dan dapat dimengerti tentang masalah dalam dokumen tentang membangun model elevasi benua pertama untuk Australia (sekitar tahun 2000), menggunakan perangkat lunak ANUDEM , tetapi saya tidak dapat menemukannya sekarang.

Tidak tahu apakah ini akan membantu, tetapi saya menulis posting blog beberapa waktu lalu pada jaringan hidro untuk DEM LIDAR 1cm. Mungkin ada beberapa nugget untuk Anda.

http://www.thadwester.com/1/post/2011/03/hydrologic-networks.html

Hanya berpikir saya akan menambahkan sesuatu untuk dipikirkan di sini. Saya sekarang mempertanyakan apakah proses delineasi DAS bahkan berhasil. Saya memiliki model yang telah saya edit secara manual dan saya terus-menerus menemukan area yang salah. Saya tidak berpikir saya bisa mengandalkan model yang dihasilkan komputer ArcGIS sama sekali ...