วิธีการในการสร้างเครือข่ายการระบายน้ำที่แม่นยำ (และที่กักเก็บน้ำ) จาก LiDAR DEM ความละเอียดสูง?

นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่ฉันสะดุดปัญหานี้ ดูเหมือนว่าฉันไม่สามารถสร้างรูปแบบเครือข่ายการระบายน้ำที่ถูกต้องและผลลัพธ์ที่ได้จากข้อมูล LiDAR ความละเอียดเต็ม (เซลล์ 1 ม.)

เมื่อฉันวางนัยชุดข้อมูล LiDAR ให้แปลงเป็น DEM จำนวนเต็มและเติม sinks ทั้งหมดเป็นสิ่งที่ดีและฉันสามารถสร้างสิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นโมเดลทั่วไปได้อย่างง่ายดาย อย่างไรก็ตามฉันต้องการสร้างแบบจำลองเว็บไซต์โดยละเอียดสำหรับแผนที่ขนาดใหญ่และนี่คือที่ที่ฉันมีปัญหา

ฉันควรชี้ให้เห็นว่าปัญหาส่วนใหญ่เกิดขึ้นในพื้นที่ราบเรียบ

ฉันต้องการให้เครือข่ายการระบายน้ำปฏิบัติตามภูมิประเทศอย่างถูกต้อง แต่เมื่อฉันใช้สร้างเครือข่ายการระบายน้ำจากอินพุต DEM จำนวนเต็มกระแสข้อมูลที่ได้จะมีความกว้างมากและมักจะ "ตัดการเชื่อมต่อ" ในพื้นที่ที่ไม่ควรใช้ ลำธารไม่ได้ตามสันเขาตามธรรมชาติในภูมิประเทศอย่างใกล้ชิด นอกจากนี้ยังมีกลุ่ม "เด็กกำพร้า" หรือ "ไม่ไปไหนเลย" มากมาย เมื่อฉันใช้อินพุต DEM ของจุดลอยตัวเครือข่ายการระบายน้ำที่เกิดขึ้นนั้นมีรายละเอียดและแม่นยำ แต่ตัดการเชื่อมต่อเป็นกลุ่มและ "ทิ้ง" กับลำธารเด็กกำพร้า

ฉันสงสัยว่าปัญหาของฉันอยู่ที่ใดที่หนึ่งในการเตรียมข้อมูล จำนวนเต็มเทียบกับ floating point raster อินพุต DEM การเติม sinks อย่างถูกต้อง ฯลฯ หรือเป็นไปได้ไหมว่าฉันต้องประมวลผลข้อมูลพื้นผิวเพื่อสร้าง DEM อินพุตที่ถูกต้องทางอุทกวิทยา?

บางคนสามารถอธิบายวิธีการที่ถูกต้องสำหรับการสร้างเครือข่ายการระบายน้ำและการกักเก็บน้ำอย่างต่อเนื่องโดยใช้ LiDAR ความละเอียดสูงได้หรือไม่?

เพราะมันทำให้ฉันประสบความสำเร็จมากขึ้นในการสร้างแบบจำลองจากอินพุต DEM จำนวนเต็ม อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ไม่เหมาะสำหรับการวิเคราะห์ขนาดใหญ่อย่างละเอียด:

ภาพแรกที่แนบมาเป็นรูปแบบที่ผลิตจากอินพุต DEM จำนวนเต็ม ปัญหาพื้นที่ที่เห็นได้ชัดหลายอย่างมีวงกลม โปรดทราบว่าจริงๆแล้วมีกระแสข้อมูลในสิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นช่องทางระบายน้ำหลัก ฉันเพิ่มเวอร์ชันทั่วไปของสตรีม

แก้ไข: ตามที่ฉันได้กล่าวแล้วฉันมีความสำเร็จมากขึ้นด้วยการสร้างแบบจำลองจากอินพุต DEM จำนวนเต็ม ภาพหน้าจอต่อไปนี้อธิบายสาเหตุที่เป็นเช่นนั้น แม้ว่าอินพุต DEM จำนวนเต็มมีปัญหามากมายเท่าที่สามารถเห็นได้ข้างต้นก็ยังสร้างเครือข่ายการระบายน้ำที่ไม่ได้เชื่อมต่อน้อยกว่าถึงแม้ว่าจะไม่สอดคล้องกับลักษณะภูมิประเทศ อย่างที่คุณเห็นในภาพด้านล่างโดยตรงโดยใช้อินพุต DEM แบบลอยตัวสร้างเครือข่ายที่ตัดการเชื่อมต่อและคลัสเตอร์เต็มไปด้วยเซ็กเมนต์เด็กกำพร้าขนาดเล็ก

Flow Accumulation raster ผลิตจากจุดลอยตัว DEM

Flow Accumulation raster ผลิตจาก DEM จำนวนเต็ม

เท่าที่ฉันสามารถหักได้ทั้งสองวิธีให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันอย่างมากทั้งสองวิธีใช้ไม่ได้กับโมเดลรายละเอียด

แก้ไข: ฉันขอโทษที่ทำให้โพสต์นี้ยาวขึ้นเรื่อย ๆ (บางทีฉันไม่ได้แสดงตัวเองอย่างชัดเจนเป็นภาษาอังกฤษ) เพื่อแสดงปัญหาเพิ่มเติมโดยใช้จุดลอยตัว DEM สำหรับการป้อนข้อมูลฉันกำลังแนบเอาต์พุต Stream Link เช่นเดียวกับแหล่งต้นน้ำ สิ่งที่ฉันคาดหวังคือเครือข่ายสตรีมอย่างต่อเนื่องและพื้นที่ทั้งหมดครอบคลุมในแอ่งน้ำที่ไหลเข้าหากัน

ลิงค์สตรีมที่ผลิตจากจุดอินพุต DEM:

ลุ่มน้ำที่สร้างจากจุดที่ป้อน DEM:

นี่คือตัวอย่าง (พื้นที่ใกล้เคียงข้อมูลเดียวกัน) ที่ซึ่งทิศทางการไหลทั้งหมดของอ่างเปลี่ยนไปเนื่องจากการใช้อินพุต DEM จำนวนเต็ม: ลูกศรสีแดงคือทิศทางการไหลของแบบจำลองและลูกศรสีน้ำเงินบ่งบอกทิศทางของการไหลที่แท้จริง . (เส้นสีน้ำเงิน - สตรีมจริงเครือข่ายสีแดงคือคำสั่งซื้อเครือข่ายสตรีมที่ได้รับจาก LiDAR จาก Strahler)

ลิงก์ไปยังข้อมูล: https://www.yousendit.com/download/MEtSOGNVNXZvQnRFQlE9PQ (จะหมดอายุในวันที่ 13 พฤษภาคม 2011)

คุณได้พิจารณาใช้การวิเคราะห์ GRASS GIS หรือไม่ ฉันมีเวลาหมดอายุว่าอัลกอริทึม GRASS มีความมั่นใจในการวิเคราะห์อุทกวิทยาที่ดีมาก ตัวอย่างเช่นฉันต้องการสร้างบางสิ่งบางอย่างเช่นเครือข่ายการระบายน้ำบน DTM ด้วยความละเอียด 5x5m ฉันเปรียบเทียบเครื่องมือจาก ArcMap (รวมถึงเครื่องมือ ArcHydro) และคุณสามารถดูผลลัพธ์ในภาพแรก (เส้นสีแดง) จากนั้นฉันพยายามใช้ฟังก์ชั่น GRASS GIS 'r.stream.extract' และฉันได้รับผลลัพธ์แสดงในรูปที่ 2 (เส้นสีแดง) ท่อระบายน้ำทั้งสองถูกสร้างขึ้นด้วยพื้นที่สวน 3 เฮกตาร์

มันแตกต่างกันมากและมีความคลาดเคลื่อนในการเปรียบเทียบกับลำธารที่แท้จริง (รูปที่ 3 ลำธารที่แท้จริงเป็นสีน้ำเงิน) และ GRASS GIS มีเครื่องมือทางอุทกวิทยามากมายเช่นสำหรับสร้างพื้นที่เก็บกักน้ำ

สำหรับการสร้างแบบจำลองระดับความสูงที่ถูกต้องซึ่งเรียกว่าการบังคับใช้การระบายน้ำANUDEMยังคงเป็นสายพันธุ์ที่ดีที่สุดสำหรับความรู้ของฉัน มันเป็นโปรแกรมที่ใช้ในการสร้างชุดข้อมูลระดับความสูงของประเทศแคนาดา (CDED ซึ่งจัดเก็บเป็นจำนวนเต็มเมตร) นอกจากนี้เครื่องมือTopoToRasterใน ArcGIS ใช้ Anudem ภายใต้ประทุน (การแก้ไขหรือสามหลังปัจจุบัน)

USGS ใช้โปรแกรมที่แตกต่างกันสำหรับโมเดล United States, Delta3D โดย AverStar แต่เมื่อฉันถาม (สิบปีที่แล้ว) มันเป็นโปรแกรมที่กำหนดเองและไม่สามารถใช้งานได้จากชั้นวาง )

ฉันไม่ได้ตระหนักถึงเครื่องมืออื่น ๆ สำหรับการสร้างแบบจำลองการยกระดับการระบายน้ำ แต่ฉันชอบที่จะได้ยินเกี่ยวกับพวกเขา

ย้อนกลับไปในวิทยาลัยฉันทำงานในโครงการที่ทำได้ค่อนข้างดี ฉันไม่ใช่นักอุทกวิทยาและไม่ได้จบโครงการ (สำเร็จการศึกษา) แต่คุณอาจต้องการลองดู:

TauDEM 5.0

จากสิ่งที่ฉันจำได้มันทำงานได้ค่อนข้างดี มันเป็นเครื่องมือฟรีและอาจเป็นสิ่งที่คุณต้องการ

แก้ไข: หลังจากอ่านคำถามของคุณอย่างรอบคอบมากขึ้นฉันเชื่อว่านี่เป็นเครื่องมือที่คุณต้องการ มันไม่มีการตัดการเชื่อมต่อตามที่คุณอธิบายการไหลทั้งหมดจะดำเนินต่อเนื่องไปทางท้ายน้ำเช่นไม่มีกระแสกำพร้า DEM ส่วนใหญ่คำนวณทิศทางการไหลที่มีเพียง 8 ทิศทางที่เป็นไปได้, N, E, S, W และ NE, SE, SW, NW สิ่งนี้นำไปสู่การไหลที่ผิดธรรมชาติ TauDEM มีทิศทางถ่วงน้ำหนักสามารถไหลได้ 360 องศา มันจะมีการไหลที่เป็นธรรมชาติมากขึ้นและฉันก็ถือว่าถูกต้องมากกว่า

นอกจากนี้หากคุณมีหลายคอร์ก็จะใช้พวกเขา การใช้ LiDAR ความละเอียดสูง TauDEM ควรประมวลผลสิ่งที่คุณต้องการอย่างรวดเร็ว

ขอบคุณทุกท่านที่มีส่วนร่วม ฉันได้ข้อสรุปว่าพื้นผิว LiDAR ที่ความละเอียดสูงสุดนั้นไม่เหมาะสมสำหรับการวิเคราะห์ประเภทนี้

โดยเฉพาะคำถามเกี่ยวกับการใช้จำนวนเต็มหรือทศนิยม: จำนวนเต็มเหมาะสำหรับความเร็วการจัดเก็บและหลีกเลี่ยงการดริฟท์บางชนิดเนื่องจากข้อผิดพลาดในการปัดเศษ อย่างไรก็ตามเมื่อใช้จำนวนเต็มอย่าใช้เมตรสำหรับค่า Z (ระดับความสูง) ของคุณ! เปลี่ยนหน่วยแนวตั้งเป็นเซนติเมตรหรือมิลลิเมตรหรือเก็บไว้เป็นเมตรและปรับค่า (คูณด้วย 100 หรือ 1,000) ซึ่งมีผลเหมือนกัน หากไม่สามารถใช้จุดลอยตัวได้

การวิเคราะห์ความชันและมุมมองและลำดับที่ 2 และ 3 ลำดับอื่น ๆ มีความอ่อนไหวเป็นพิเศษต่อความหยาบของการยกระดับจำนวนเต็มตามเมตร มันเป็นการฝึกที่ไม่ดีจริง ๆ แต่ก็เป็นมาตรฐานการปฏิบัติ

ดูการวิเคราะห์ภูมิประเทศ: หลักการและแอปพลิเคชัน (John Peter Wilson และ John C. Gallant) ในส่วนเฉพาะ2.7.2 หน่วยระดับความสูงและความแม่นยำในแนวดิ่งและลักษณะทางธรณีวิทยาของแบบจำลองระดับความสูงของดิจิตอล ( Jo Wood ) ค้นหา "การปัดเศษจำนวนเต็ม" เอกสารทั้งสองนั้นมีน้ำหนัก ครั้งแรกที่ฉันตระหนักถึงปัญหาผ่านคำอธิบายปัญหาที่กระชับและเข้าใจได้ในเอกสารเกี่ยวกับการสร้างแบบจำลองระดับความสูงของทวีปแรกสำหรับออสเตรเลีย (ประมาณปี 2000) โดยใช้ซอฟต์แวร์ANUDEMแต่ฉันไม่สามารถหาได้ในตอนนี้

ไม่ทราบว่าจะช่วยได้หรือไม่ แต่ฉันเขียนโพสต์บล็อกสักครู่บนเครือข่ายพลังน้ำสำหรับ LIDAR DEM ขนาด 1 ซม. อาจมีนักเก็ตสำหรับคุณ

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

แค่คิดว่าฉันจะเพิ่มสิ่งที่คิดเกี่ยวกับที่นี่ ตอนนี้ฉันกำลังตั้งคำถามว่ากระบวนการแยกพื้นที่ลุ่มน้ำใช้งานได้จริงหรือไม่ ฉันมีรูปแบบที่ฉันแก้ไขด้วยตนเองและฉันมาอย่างต่อเนื่องในพื้นที่ที่ผิด ฉันไม่คิดว่าฉันจะพึ่งพาคอมพิวเตอร์ ArcGIS ที่สร้างแบบจำลองได้เลย ...