Dériver le cours d’eau en tant que raster (Spatial Analyst)

Disponible avec une licence Spatial Analyst.

Synthèse

Génère un raster de cours d’eau à partir d’un raster de surface en entrée sans que le remplissage préalable d’une cuvette ou d’une dépression soit nécessaire.

Utilisation

• Le raster de surface en entrée peut être un modèle numérique de terrain (MNT) sans remplissage préalable des cuvettes ou de MNT conditionné du point de vue hydrologique. L’outil n’est pas sensible aux erreurs dans le raster de surface opérant comme des dépressions ou des cuvettes où se termine l’écoulement ; le remplissage des cuvettes ou des dépressions est inutile.

• La valeur du paramètre Raster d'écoulement en sortie représente les cellules dont le seuil d'accumulation de flux est supérieur ou égal, spécifié via le paramètre facultatif Seuil d'accumulation (accumulation_threshold dans Python). Si aucune valeur Seuil d’accumulation n'est fournie, par défaut, l'outil calcule un seuil de surface en fonction de la taille du raster de surface en entrée (0,2 % du nombre total de cellules). La direction de flux et l'accumulation de flux sont calculées en interne pour dériver les cours d'eau, mais ne correspondent pas à une sortie. Utilisez Dériver le flux continu pour obtenir les rasters d’accumulation de flux et de direction de flux à l’aide de la même méthodologie.

• Lorsque le raster de surface en entrée contient des dépressions effectives dans le raster de surface, les dépressions doivent être spécifiées dans les données d’entités de dépressions ou raster en entrée (in_depressions_data dans Python) pour être considérées comme des cellules dans lesquelles l’eau se déverse, mais ne s’échappe pas (évacuation). Les informations sur la zone de dépression peuvent correspondre à un raster ou une classe d’entités. La classe d’entités peut être ponctuelle, polyligne ou surfacique

• Une valeur de raster de pondération d’accumulation en entrée (in_weight_raster dans Python) peut être spécifiée pour appliquer une pondération à chaque cellule lors de l’étape intermédiaire de la dérivation de l’accumulation. Si un raster de pondération est appliqué, sélectionnez un seuil d’accumulation de flux approprié dans Seuil d’accumulation (accumulation_threshold dans Python).

• Si le paramètre Données raster ou d’entités de dépression en entrée, le paramètre Raster de pondération d’accumulation en entrée ou les données permettant d’appliquer des paramètres d’environnement sont utilisés, la valeur Seuil d’accumulation par défaut est recalculée en fonction de la zone d’intersection entre les entrées. Toutefois, une fois que vous avez spécifié une valeur pour le Seuil d'accumulation, elle n'est plus recalculée en fonction des modifications de la sélection en entrée. Vous risquez de rencontrer la même situation si vous exécutez l'outil par lots à l'aide du paramètre de traitement par lots Raster de surface en entrée, où le Seuil d'accumulation est calculé en fonction de la première entrée et ne change pas lors du traitement par lots d'autres couches raster.

• Spécifiez une valeur de seuil d’accumulation (accumulation_threshold dans Python) qui reflète la complexité du terrain de la zone d’étude ou qui correspondant à la taille de la surface de captation de votre choix. Considérons, par exemple, un seuil de 20 hectares. Seules les cellules de 20 hectares ou plus de flux en amont définissent un raster de cours d’eau.

• Utilisez le paramètre Méthode de désignation du cours d’eau pour attribuer une valeur unique de sections de cours d’eau entre les intersections ou un ordre aux segments de cours d’eau. L’option Constante est définie par défaut ; tous les cours d’eau reçoivent la même valeur égale à 1. Lorsque Unique est sélectionnée, une valeur unique est attribuée à chaque section de cours d’eau entre les intersections. Les autres méthodes de hiérarchisation sont les méthodes Strahler, Shreve et Hack (Strahler, 1957 ; Shreve, 1966 ; Hack, 1957). L’ordre d’écoulement de Strahler augmente lorsque des cours d’eau du même ordre se croisent. L’ordre proposé par Shreve attribue un ordre aux cours d’eau en fonction de leur magnitude. Tous les liens sans affluent ont une magnitude (ordre) de un. Les magnitudes sont des pentes descendantes additives. Lorsque deux liaisons se croisent, leurs magnitudes s'ajoutent et le résultat est attribué au lien de pente descendante. L’ordre d’écoulement de Hack augmente de un en fonction de l’ordre de déchargement d’un cours d’eau. La rivière principale a une magnitude de 1 et tous les cours d’eau qui s’y jettent une magnitude de 2 et ainsi de suite.

• Les cellules NoData sont considérées comme du bruit et, par définition, ne sont associées à aucune valeur. L’outil ignore ces cellules à l’identification de la direction du voisin à la pente montante la moins forte, ainsi qu’à la détermination de la direction du flux et de l’accumulation.

• Avec le paramètre Forcer l’écoulement vers l’extérieur sur les quatre bords décoché (paramètre par défaut) (force_flow = "NORMAL" dans Python), une cellule au bord du raster de surface s’écoule vers la cellule intérieure, avec la plus grande pente dans la valeur Z. Si la pente est inférieure ou égale à zéro, la cellule s'écoule du raster de surface.

  This will affect the direction of flow at the edge of the surface raster, as well as the accumulation and ultimately the definition of streams.

• Lorsque le format raster en sortie est .crf, cet outil prend en charge l’environnement de stockage raster Pyramide. Des pyramides seront créées dans la sortie par défaut. Pour tout autre format en sortie, cet environnement n’est pas pris en charge et aucune pyramide n’est créée.

• Pour plus d’informations sur les environnements de géotraitement qui s’appliquent à cet outil, reportez-vous à la rubrique Environnements d’analyse et Spatial Analyst.

• Bibliographie :

  • Ehlschlaeger, C. R. 1989. « Using the AT Search Algorithm to Develop Hydrologic Models from Digital Elevation Data. » International Geographic Information Systems (IGIS) Symposium 89: 275-281.

  • Hack, J. T. 1957. « Studies of Longitudinal Stream Profiles in Virginia and Maryland. » Geological Survey Professional Paper 294: 45–95.

  • Jenson, S. K., and Domingue, J. O. 1988. « Extracting Topographic Structure from Digital Elevation Data for Geographic Information System Analysis. » Photogrammetric Engineering and Remote Sensing 54 (11): 1593–1600.

  • Metz, M., Mitasova, H., & Harmon, R. S. 2011. « Efficient extraction of drainage networks from massive, radar-based elevation models with least cost path search. » Hydrology and Earth System Sciences 15(2): 667-678.

  • Shreve, R. 1966. « Statistical Law of Stream Numbers » Journal of Geology.74: 17-35

  • Strahler, A. N. 1957. « Quantitative analysis of watershed geomorphology » Transactions of the American Geophysical Union8 (6): 913-920

Paramètres

Boîte de dialogue

Étiquette	Explication	Type de données
Raster de surface en entrée	Raster de surface en entrée.	Raster Layer
Données raster ou d’entités de dépression en entrée (Facultatif)	Jeu de données définissant les dépressions effectives. Les dépressions peuvent être définies par un raster ou des données d’entités. Si l’entrée est un raster, les cellules des dépressions doivent inclure une valeur valide, zéro compris, et les zones qui ne sont pas des dépressions doivent avoir la valeur NoData.	Composite Geodataset
Raster de pondération d’accumulation en entrée (Facultatif)	Jeu de données raster en entrée facultatif qui définit la fraction du flux contribuant à l’accumulation de flux à chaque cellule. La pondération n’est appliquée qu’à l’accumulation de flux. Si aucun raster de pondération d’accumulation n’est spécifié, une pondération par défaut de 1 est appliquée à chaque cellule.	Raster Layer
Seuil d’accumulation (Facultatif)	Seuil visant à déterminer si une cellule donnée fait partie d’un cours d’eau en termes de surface totale qui se déverse dans la cellule en question.	Areal Unit
Méthode de désignation du cours d’eau (Facultatif)	Spécifie la valeur unique ou l'ordre des cours d'eau dans la sortie. Constant—Les valeurs des cellules en sortie sont toutes égal à 1. Il s’agit de l’option par défaut. Unique—Chaque cours d’eau possède un ID unique entre les intersections dans la sortie. Strahler—La méthode de Strahler, selon laquelle l’ordre des cours d’eau augmente si des cours d’eau de même ordre s’intersectent, est utilisée. L’intersection d’une liaison de premier ordre et d’une liaison de deuxième ordre reste une liaison de deuxième ordre, mais ne crée pas une liaison de troisième ordre. Shreve—La méthode de Shreve, selon laquelle l’ordre des cours d’eau est affecté par magnitude, est utilisée. Tous les liens sans affluent ont une magnitude (ordre) de un. Les magnitudes sont des pentes descendantes additives. Lorsque deux liaisons se croisent, leurs magnitudes s'ajoutent et le résultat est attribué au lien de pente descendante. Hack—La méthode de Hack, selon laquelle chaque segment de cours d’eau reçoit un ordre supérieur à celui du cours d’eau ou de la rivière dans lequel il se déverse, est utilisée. Par exemple, le canal principal de la rivière reçoit l’ordre 1, tous les segments de cours d’eau qui s’y déversent, l’ordre 2, tout cours d’eau qui se déverse dans un cours d’eau d’ordre 2, l’ordre 3 et ainsi de suite.	String
Force all edge cells to flow outward (Forcer l’écoulement vers l’extérieur sur les quatre bords) (Facultatif)	Indique si les quatre bords s’écoulent toujours vers l’extérieur ou suivent les règles d’écoulement normales. Désactivé : si la pente maximale d'un tronçon est supérieure à zéro, la direction de flux est déterminée de la manière habituelle ; dans le cas contraire, elle sera orientée vers le tronçon. Les cellules qui devraient s'écouler du tronçon de la surface raster vers l'intérieur s'écouleront ainsi. Il s’agit de l’option par défaut. Coché : toutes les cellules du tronçon de la surface raster s'écouleront vers l'intérieur à partir de la surface raster.	Boolean

Valeur renvoyée

Étiquette	Explication	Type de données
Raster d'écoulement en sortie	Raster en sortie représentant les localisations des cours d'eau.	Raster

Python

DeriveStreamAsRaster(in_surface_raster, {in_depressions_data}, {in_weight_raster}, {accumulation_threshold}, {stream_designation_method}, {force_flow})

Nom	Explication	Type de données
in_surface_raster	Raster de surface en entrée.	Raster Layer
in_depressions_data (Facultatif)	Jeu de données définissant les dépressions effectives. Les dépressions peuvent être définies par un raster ou des données d’entités. Si l’entrée est un raster, les cellules des dépressions doivent inclure une valeur valide, zéro compris, et les zones qui ne sont pas des dépressions doivent avoir la valeur NoData.	Composite Geodataset
in_weight_raster (Facultatif)	Jeu de données raster en entrée facultatif qui définit la fraction du flux contribuant à l’accumulation de flux à chaque cellule. La pondération n’est appliquée qu’à l’accumulation de flux. Si aucun raster de pondération d’accumulation n’est spécifié, une pondération par défaut de 1 est appliquée à chaque cellule.	Raster Layer
accumulation_threshold (Facultatif)	Seuil visant à déterminer si une cellule donnée fait partie d’un cours d’eau en termes de surface totale qui se déverse dans la cellule en question.	Areal Unit
stream_designation_method (Facultatif)	Spécifie la valeur unique ou l'ordre des cours d'eau dans la sortie. CONSTANT—Les valeurs des cellules en sortie sont toutes égal à 1. Il s’agit de l’option par défaut. UNIQUE—Chaque cours d’eau possède un ID unique entre les intersections dans la sortie. STRAHLER—La méthode de Strahler, selon laquelle l’ordre des cours d’eau augmente si des cours d’eau de même ordre s’intersectent, est utilisée. L’intersection d’une liaison de premier ordre et d’une liaison de deuxième ordre reste une liaison de deuxième ordre, mais ne crée pas une liaison de troisième ordre. SHREVE—La méthode de Shreve, selon laquelle l’ordre des cours d’eau est affecté par magnitude, est utilisée. Tous les liens sans affluent ont une magnitude (ordre) de un. Les magnitudes sont des pentes descendantes additives. Lorsque deux liaisons se croisent, leurs magnitudes s'ajoutent et le résultat est attribué au lien de pente descendante. HACK—La méthode de Hack, selon laquelle chaque segment de cours d’eau reçoit un ordre supérieur à celui du cours d’eau ou de la rivière dans lequel il se déverse, est utilisée. Par exemple, le canal principal de la rivière reçoit l’ordre 1, tous les segments de cours d’eau qui s’y déversent, l’ordre 2, tout cours d’eau qui se déverse dans un cours d’eau d’ordre 2, l’ordre 3 et ainsi de suite.	String
force_flow (Facultatif)	Indique si les quatre bords s’écoulent toujours vers l’extérieur ou suivent les règles d’écoulement normales. NORMAL—Si la pente maximale d'un tronçon est supérieure à zéro, la direction de flux est déterminée de la manière habituelle ; dans le cas contraire, elle sera orientée vers le tronçon. Les cellules qui devraient s'écouler du tronçon de la surface raster vers l'intérieur s'écouleront ainsi. Il s’agit de l’option par défaut. FORCE—Toutes les cellules sur le tronçon de la surface raster s'écouleront vers l'intérieur à partir de la surface raster.	Boolean

Valeur renvoyée

Nom	Explication	Type de données
out_stream_raster	Raster en sortie représentant les localisations des cours d'eau.	Raster

Exemple de code

Exemple 1 d'utilisation de l'outil DeriveStreamAsRaster (fenêtre Python)

Cet exemple crée un raster d'écoulement dans lequel tous les cours d'eau identifiés reçoivent une valeur constante de 1.

from arcpy.sa import *
out_stream_raster = DeriveStreamAsRaster("surface.tif", "", "", "", 
                                        "", "")
out_stream_raster.save("C:/arcpyExamples/outputs/out_stream_raster.tif")

Exemple 2 d'utilisation de l'outil DeriveStreamAsRaster (script autonome)

Cet exemple crée un raster d'écoulement qui prend en compte les dépressions réelles où les cours d'eau commencent à des localisations dont les surfaces de captation sont supérieures à deux hectares.

Chaque segment entre les intersections du raster d'écoulement en sortie reçoit également une valeur unique.

# Name: DeriveStreamAsRaster_standalone.py
# Description: Generates a stream raster considering real depressions where 
#              streams start from locations with catchment areas larger than 2 Hectares.
# Requirements: Spatial Analyst Extension

# Import system modules
import arcpy
from arcpy.sa import *

# Check out the ArcGIS Spatial Analyst extension license
arcpy.CheckOutExtension("Spatial")

# Set the analysis environments
arcpy.env.workspace = "C:/arcpyExamples/data"

# Set the local variables
in_surface_raster = "surface.tif"
in_depressions_data = "depressions.tif"
stream_raster = "C:/arcpyExamples/outputs/stream_raster.tif"

# Execute DeriveStreamAsRaster
out_stream_raster = DeriveStreamAsRaster(in_surface_raster, in_depressions_data, 
                                        "", "2 Hectares", "UNIQUE", "")
# Save the output
out_stream_raster.save(stream_raster)

Environnements

Validation automatique, Taille de cellule, Méthode de projection de la taille de cellule, Espace de travail courant, Étendue, Transformations géographiques, Masque, Mot-clé CONFIG en sortie, Système de coordonnées en sortie, Pyramide, Espace de travail temporaire, Raster de capture