Funkcja Kierunek przepływu

Dostępne z aplikacją ArcGIS Image for ArcGIS Online.

Tworzy raster kierunku przepływu od każdej komórki do komórek sąsiednich w kierunku spadku przy użyciu metody D8, Multi-Flow Direction (MFD) lub D-Infinity (DINF).

To jest globalna funkcja rastrowa.

Uwagi

Więcej informacji na temat poszczególnych metod modelowania przepływu można znaleźć w odpowiednich sekcjach poniżej.

Metoda D8

Opcja przepływu D8 modeluje kierunek przepływu z każdego piksela do jego sąsiada w kierunku najbardziej stromego spadku. Cały przepływ jest kierowany do tego najbardziej stromego sąsiada. Typ przepływu D8 powoduje utworzenie wynikowego rastra całkowitoliczbowego o wartościach z zakresu od 1 do 255. Wartości dla każdego kierunku ze środka są przedstawione na poniższej ilustracji:

Jeśli na przykład kierunek najbardziej stromego spadku znajduje się po lewej stronie bieżącego piksela przetwarzania, jego kierunek przepływu zostałby zakodowany jako 16. Poniższy przykład demonstruje sposób przekształcania wartości wysokości w kody kierunku przepływu.

Wartości wysokości przekształcone w kody kierunku przepływu

Jeśli piksel znajduje się niżej niż ośmiu jego sąsiadów, uzyskuje wartość sąsiada znajdującego się najniżej, a przepływ jest kierowany do tego piksela. Jeśli najmniejszą wartość ma wielu sąsiadów, do danego piksela wciąż przypisywana jest ta wartość, ale przepływ jest definiowany jedną z dwóch opisanych poniżej metod. Ta metoda służy do usuwania ujść, które są uważane za szum.

Ujście to piksel lub zestaw przestrzennie połączonych pikseli z kierunkiem przepływu, do którego nie można przypisać jednej z ośmiu prawidłowych wartości w rastrze kierunku przepływu. Taka sytuacja może mieć miejsce, gdy wszystkie sąsiadujące piksele mają wartości wyższe od przetwarzanego piksela lub gdy dwa piksele przepływają do siebie wzajemnie, tworząc pętlę złożoną z dwóch pikseli.

• Jeśli piksel ma taką samą zmianę wartości Z w wielu kierunkach i należy do ujścia, kierunek przepływu będzie określany jako nieokreślony. W takich przypadkach wartość tego piksela w wynikowym rastrze kierunku przepływu będzie sumą tych kierunków. Jeśli na przykład zmiana wartości Z jest taka sama w prawą stronę (kierunek przepływu = 1) i w dół (kierunek przepływu = 4), kierunek przepływu dla tego piksela będzie miał wartość 1 + 4 = 5.
• Jeśli piksel ma taką samą zmianę wartości Z w wielu kierunkach i nie należy do ujścia, kierunek przepływu zostaje przypisany z użyciem tabeli wyszukiwania definiującej najbardziej prawdopodobny kierunek. Patrz Greenlee (1987) poniżej.

Gdy parametr Wymusza wypływanie na zewnątrz wszystkich komórek krawędziowych jest niezaznaczony (ustawienie domyślne), piksel na krawędzi rastra powierzchni będzie wypływał w kierunku piksela wewnętrznego o największym spadku wartości Z. Jeśli spadek jest mniejszy lub równy zeru, piksel będzie wypływać poza raster powierzchni.

Metoda Multiple Flow Direction (MFD)

Algorytm Multiple Flow Direction (MFD) opisany przez Qina (2007) dzieli przepływ z piksela na wszystkich sąsiadów w kierunku spadku. Funkcja wykładnicza podziału przepływu jest tworzona z użyciem podejścia adaptacyjnego opartego na lokalnych warunkach terenowych i jest używana do określania części przepływu trafiających do poszczególnych sąsiadów w kierunku spadku.

• Wynikowy kierunek przepływu MFD jest ilustrowany wyłącznie przez kierunki przepływu D8. Ponieważ kierunki przepływu MFD mogą wiązać z każdym pikselem wiele wartości (odpowiadających częściom przepływu do poszczególnych sąsiadów w kierunku spadku), wynik trudno jest zwizualizować. Jednak raster wynikowy kierunku przepływu MFD jest rozpoznawany jako dane wejściowe przez funkcję Przepływ zbiorczy, która wykorzystuje proporcjonalne kierunki przepływu MFD i zbiera przepływ z każdego piksela do wszystkich jego sąsiadów w kierunku spadku.

Metoda D-Infinity (DINF)

Metoda przepływu D-Infinity (DINF) opisana przez Tarbotona (1997) określa kierunek przepływu jako najbardziej stromy spadek wzdłuż ośmiu trójkątnych powierzchni ukształtowanych w oknie pikseli 3x3 ze środkiem w interesującym pikselu. Wynikowy kierunek przepływu to zmiennoprzecinkowy raster reprezentowany jako wyrażony w stopniach pojedynczych kąt przebiegający w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara od 0 (na wschód) do 360 (ponownie na wschód).

Parametry

Parametr	Opis
Raster	Raster wejściowy reprezentujący ciągłą powierzchnię wysokościową.
Wymusza wypływanie na zewnątrz wszystkich komórek krawędziowych	Określa, czy piksele krawędziowe będą zawsze wypływały na zewnątrz, czy będą zachowywały się zgodnie z normalnymi regułami przepływu. Nie — jeśli maksymalne odrzucenie po wewnętrznej stronie piksela krawędziowego jest większe od zera, kierunek przepływu zostanie określony tak jak zwykle. W przeciwnym razie kierunek przepływu będzie zwrócony w stronę krawędzi. Piksele, które powinny wypływać z krawędzi rastra powierzchni do wewnątrz, będą się tak zachowywały. Jest to opcja domyślna. Tak — wszystkie piksele znajdujące się przy krawędzi rastra powierzchni będą wypływały na zewnątrz rastra powierzchni.
Typ kierunku przepływu	Określa typ metody przepływu używanej do obliczania kierunku przepływu. D8 — przypisuje kierunek przepływu na podstawie metody przepływu D8. Ta metoda przypisuje kierunek przepływu do najbardziej stromego sąsiada w kierunku spadku. Jest to opcja domyślna. MFD — przypisuje kierunek przepływu na podstawie metody przepływu MFD. Ta metoda przypisuje proporcjonalny przepływ w wielu kierunkach do wszystkich sąsiadów w kierunku spadku. DINF — przypisuje kierunek przepływu na podstawie metody przepływu D-Infinity z użyciem najbardziej stromego spadku trójkątnej powierzchni.

Odniesienia

Greenlee, D. D. 1987. „Raster and Vector Processing for Scanned Linework”. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing 53 (10): 1383–1387.

Qin, C, A. X. Zhu, T. Pei, B. Li, C. Zhou i L. Yang. 2007. „An adaptive approach to selecting a flow partition exponent for a multiple flow directions algorithm”. International Journal of Geographical Information Science 21 (4): 443–458

Tarboton, D. G., R. L. Bras i I. Rodriguez–Iturbe. 1991. „On the Extraction of Channel Networks from Digital Elevation Data”. Hydrological Processes 5: 81–100.