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Uma das chaves para derivar características hidrológicas de uma superfície é a habilidade de determinar a direção de fluxo de cada célula no raster. Isso é feito com a ferramentaDireção do Fluxo.
Essa ferramenta usa uma superfície como entrada e gera um raster mostrando a direção do fluxo para fora de cada célula. Se a opção Raster de queda de saída for escolhida, um raster de saída é criado mostrando uma proporção da alteração máxima na elevação de cada célula ao longo da direção do fluxo para o comprimento do caminho entre os centros das células e é expresso em porcentagens. Se a opção Forçar todas as células da borda a fluir para fora for escolhida, todas as células na borda do raster da superfície fluirão para fora do raster da superfície.
Existem oito direções de saída válidas relacionadas às oito células adjacentes nas quais o fluxo pode se deslocar. Essa abordagem é comumente chamada de modelo de fluxo de oito direções (D8) e segue uma abordagem apresentada em Jenson e Domingue (1988).
Calcule a direção do fluxo usando o método D8
No método D8, a direção do fluxo é determinada pela direção da descida mais íngreme, ou queda máxima, de cada célula (Jenson e Domingue, 1988). Isso é calculado da seguinte maneira:
queda máxima = alteração na distância/valor zA distância é calculada entre os centros das células. Por exemplo, se o tamanho da célula for 1, a distância entre duas células ortogonais é 1 e a distância entre duas células diagonais é a raiz quadrada de 2. Se a descida máxima para várias células for a mesma, a vizinhança será ampliada até que a descida mais íngreme seja encontrada.
Quando uma direção de descida mais íngreme é encontrada, a célula de saída é codificada com o valor que representa essa direção.
Se todos os vizinhos estiverem acima da célula de processamento, ela será considerada ruído, preenchida com o menor valor de seus vizinhos e terá uma direção de fluxo em direção a esta célula. No entanto, se um coletor de uma célula estiver próximo à borda física do raster ou tiver pelo menos uma célula de NoData como vizinha, ele não será preenchido devido a informações insuficientes sobre o vizinho. Para ser considerado um verdadeiro coletor de uma célula, todas as informações vizinhas devem estar presentes.
Se duas células fluírem uma para a outra, elas serão coletores e terão uma direção de fluxo indefinida. Este método de derivar a direção do fluxo a partir de um modelo digital de elevação (DEM) é apresentado em Jenson e Domingue (1988).
As células que são coletores podem ser identificadas usando a ferramenta Coletor. Para obter uma representação precisa da direção do fluxo em uma superfície, encha os coletores antes de usar a ferramenta Direção do Fluxo.
Calcule a direção do fluxo usando o método MFD
No método MFD, o fluxo é particionado em todos os vizinhos descendentes (Qin et al., 2007). A quantidade de fluxo que cada vizinho de declividade recebe é estimada em função do gradiente máximo de declividade, o que permite as condições locais do terreno. A expressão para estimar o MFD é a seguinte:
Onde:
- di = Porção do fluxo de cada célula que flui para dentro da célula i
- f (e) = Expoente que se adapta às condições locais do terreno e é dado por
- β = Ângulo descendente (em radianos)
- n = número de células que fluem para dentro da célula i
- Li, Lj = Fator ajustado para contabilizar a distância entre a célula de processamento e as células ortogonais e diagonais
- κ = Queda máxima entre as células que fluem para dentro da célulai
Referências
Jenson, S. K., and Domingue, J. O. 1988. "Extraindo Estrutura Topográfica de Dados Digitais de Elevação para Análise do Sistema de Informações Geográficas." Engenharia Fotogramétrica e Sensoriamento Remoto 54 (11): 1593–1600.
Qin, C., Zhu, A. X., Pei, T., Li, B., Zhou, C., & Yang, L. 2007. "Uma abordagem adaptativa para selecionar um expoente de partição de fluxo para um algoritmo de múltiplas direções do fluxo." International Journal of Geographical Information Science 21(4): 443-458.