วิธีการคำนวณความโค้งของภูมิประเทศ

ฉันมีแรสเตอร์ระดับความสูงและฉันต้องการรับตัวแปรภูมิประเทศพื้นฐานบางอย่างเช่นความลาดชันความทนทานด้านหรือความโค้ง

ปัญหาคือฉันดูเหมือนจะไม่มีความเป็นไปได้ในการคำนวณความโค้งกับนักวิเคราะห์ภูมิประเทศ:

ใครสามารถบอกฉันได้ว่าทำไมตัวบ่งชี้นี้ไม่อยู่ในรายการ? ฉันจะคำนวณเป็นอย่างอื่นได้อย่างไร

ความโค้งเป็นอนุพันธ์ของภูมิประเทศที่ซับซ้อนในการคำนวณสมการที่คุณใช้นั้นขึ้นอยู่กับความละเอียดของข้อมูลอินพุตของคุณเนื่องจากคุณต้องแน่ใจว่าผลลัพธ์ของความโค้งที่คุณคำนวณนั้นแตกต่างจากเสียงรบกวนในข้อมูล

มีการวิจัยจำนวนมากเมื่อไม่นานมานี้เกี่ยวกับการคำนวณความโค้งของข้อมูล LiDAR ความละเอียดสูงซึ่งแสดงให้เห็นว่าการแบ่งสเกลอยู่ที่ความละเอียดประมาณ 2 หรือ 3 เมตรและเหนือจุดนี้ต้องใช้อัลกอริทึมที่แตกต่างกันมากขึ้น . ข้อมูลที่ดีที่สุดเกี่ยวกับการคำนวณความโค้งของภูมิประเทศอาจมาจากHurst et al 2012และการอ้างอิงในนั้น

หลักการพื้นฐานของการคำนวณความโค้งเช่นเดียวกับความชันและมุมมองคือการส่งผ่านหน้าต่างที่เคลื่อนที่ผ่านพื้นผิวสูงและปรับค่าความสูงให้เหมาะสมกับฟังก์ชันพหุนาม 6 เทอมสัมประสิทธิ์ซึ่งจะให้ความชันลักษณะและความโค้งของศูนย์ เซลล์ของหน้าต่างที่กำลังเคลื่อนที่

ArcGIS ใช้หน้าต่างค้นหาแบบ 3x3 ซึ่งจะให้ผลลัพธ์ที่ดีในพื้นที่ที่ปราศจากพืชผักผลไม้ซึ่งทำให้เครื่องมือไร้ประโยชน์อย่างเป็นธรรมยกเว้นว่าผู้คนรับรู้ถึงข้อ จำกัด นี้สิ่งนี้อาจบ่งบอกว่าทำไมมันจึงไม่ปรากฏใน QGIS

เดิมทีคณิตศาสตร์นั้นมาจาก (ฉันคิดว่า) ใน Evans (1980) และถูกทำให้เรียบง่ายขึ้นในไม่กี่หน้าในหลักการของระบบข้อมูลทางภูมิศาสตร์ (ลิงก์ Amazon) ซึ่งฉันสามารถแนะนำเป็นแนวทางที่ดีสำหรับการวิเคราะห์ภูมิประเทศประเภทนี้ในระดับพื้นฐาน

วิธีหนึ่งในการคำนวณความโค้งของ DEM คือการแปลง DEM ให้เป็น ascii raster แล้วอ่านมันเป็นอาร์เรย์ numpy จากนั้นทำการปรับพอดีกับพหุนามบนหน้าต่างที่เคลื่อนที่ผ่านข้อมูล สิ่งนี้ค่อนข้างง่ายที่จะทำ แต่ช้ามากในการเรียกใช้และต้องการการปรับให้เหมาะสมพอสมควร

ในการดำเนินการใน QGIS คุณสามารถใช้GRASS plugin r.slope.aspectซึ่ง จำกัด ด้วยหน้าต่างคงที่ 3x3

ฉันรู้ว่านี่ไม่ใช่คำตอบง่ายๆที่คุณไม่ต้องสงสัยเลย แต่ฉันหวังว่าคุณจะเข้าใจว่าความโค้งนั้นซับซ้อนเพื่อให้ได้มาซึ่งความหมาย ทั้งหมดที่ดีที่สุด

Evans, I. S. (1980), An integrated system of terrain analysis and slope mapping, Z. Geomorphol., 36, 274–295.

Raster Analysis เวอร์ชันของ ESRI สำหรับการคำนวณความโค้งอาจเป็นประโยชน์ในการพัฒนาปลั๊กอินสำหรับ QGIS

สำหรับแต่ละเซลล์พหุนามลำดับที่สี่ของแบบฟอร์ม:

Z = Ax²y² + Bx²y + Cxy² + Dx² + Ey² + Fxy + Gx + Hy + I

เหมาะสมกับพื้นผิวที่ประกอบด้วยหน้าต่าง 3x3 ค่าสัมประสิทธิ์ a, b, c และอื่น ๆ คำนวณจากพื้นผิวนี้

ความสัมพันธ์ระหว่างสัมประสิทธิ์กับค่าเก้าค่าของการยกระดับสำหรับเซลล์ทุกหมายเลขที่แสดงในแผนภาพมีดังนี้: แผนภาพค่าความโค้ง

A = [(Z1 + Z3 + Z7 + Z9) / 4 - (Z2 + Z4 + Z6 + Z8) / 2 + Z5] / L4

B = [(Z1 + Z3 - Z7 - Z9) / 4 - (Z2 - Z8) / 2] / L3

C = [(-Z1 + Z3 - Z7 + Z9) / 4 + (Z4 - Z6)] / 2] / L3

D = [(Z4 + Z6) / 2 - Z5] / L2

E = [(Z2 + Z8) / 2 - Z5] / L2

F = (-Z1 + Z3 + Z7 - Z9) / 4L2

G = (-Z4 + Z6) / 2L

H = (Z2 - Z8) / 2L

I = Z5

ผลลัพธ์ของเครื่องมือความโค้งเป็นอนุพันธ์อันดับสองของพื้นผิว - ตัวอย่างเช่นความชันของความชัน - เช่น:

ความโค้ง = -2 (D + E) * 100

ข้อมูลทั้งหมดและแหล่งที่มา:

http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//00q90000000t000000

สามารถคำนวณความโค้งได้โดยใช้การวิเคราะห์ภูมิประเทศของโมดูลของ SAGA - Morphometry ---> Slope, Aspect, Curvature '

การคำนวณสามารถทำได้โดยใช้หนึ่งในอัลกอริทึมเหล่านี้:

• ความลาดชันสูงสุด (Travis et al. 1975)
• สามเหลี่ยมลาดสูงสุด (Tarboton 1997)
• เครื่องบินติดตั้งน้อยที่สุด (ฮอร์น 1981, Costa-Cabral & Burgess 1996)
• พอดี 2.Degree Polynom (Bauer, Rohdenburg, Bork 1985)
• พอดี 2.Degree Polynom (Heerdegen และ Beran 1982)
• พอดี 2. องศา Polynom (Zevenbergen & Thorne 1987)
• พอดี 3. ปริญญา Polynom (Haralick 1983)

LandSerf สามารถทำได้คุณสามารถกำหนดขนาดหน้าต่าง (3 * 3, 5 * 5, 7 * 7, 11 * 11, ... ) แต่ต้องเป็นเลขคี่ การวิเคราะห์หลายรายการ คุณสามารถพิจารณาขนาดการพึ่งพาของความชันมุมมองและความโค้ง http://www.landserf.org/ LandSerf จะพอดีกับสมการพหุนามแบบสมการกำลังสองกับหน้าต่างที่กำหนดไว้ล่วงหน้า แต่ถ้าคุณกำหนดขนาดหน้าต่างใหญ่เช่น 50 * 50 จะใช้เวลานาน ขึ้นอยู่กับขนาดภาพแรสเตอร์และขนาดหน้าต่างที่คุณกำหนด Jo Wood เขียน Landserf สำหรับวิทยานิพนธ์ปริญญาเอกของเขา มันเขียนใน Java

• รายละเอียดความโค้ง
• แผนความโค้ง
• ลองจิจูดแนวโค้ง
• ความโค้งตัดขวาง
• ค่าเฉลี่ยความโค้ง
• ความโค้งต่ำสุด
• ความโค้งสูงสุด

สามารถคำนวณได้ในระดับที่แตกต่างกันใน LandSerf

คุณสามารถลองใช้ SAGA GIS ได้ฟรี (http://sourceforge.net/apps/trac/saga-gis/wiki) หรือ TAS (http://www.uoguelph.ca/~hydrogeo/TAS/index.html)