Jak obliczyć krzywiznę terenu?

Mam raster wysokości i chciałbym uzyskać podstawowe zmienne terenu, takie jak nachylenie, chropowatość, aspekt lub krzywizna.

Problem polega na tym, że nie mam możliwości obliczenia krzywizny za pomocą analityka terenu:

Czy ktoś może mi powiedzieć, dlaczego tego wskaźnika nie ma na liście? Jak inaczej to obliczyć?

Krzywizna jest złożoną pochodną terenu do obliczenia, używane równanie zależy od rozdzielczości twoich danych wejściowych, ponieważ musisz upewnić się, że obliczane krzywizny można odróżnić od szumu w danych.

Ostatnio przeprowadzono wiele badań dotyczących obliczeń krzywizny na danych LiDAR o wysokiej rozdzielczości, które wykazały, że przerwa skalowania występuje przy rozdzielczości około 2 lub 3 metrów, a powyżej tego punktu należy zastosować więcej różnych algorytmów (których nie znam tak dobrze) . Najlepsze informacje na temat obliczania krzywizny topograficznej prawdopodobnie pochodzą z Hurst i in. 2012 i odnośników tam zawartych.

Podstawową zasadą obliczania krzywizny, podobnie jak w przypadku nachylenia i aspektu, jest przejście ruchomego okna nad powierzchnią elewacji i dopasowanie wartości elewacji do 6-członowej funkcji wielomianowej, której współczynniki pozwolą uzyskać nachylenie, aspekt i krzywiznę środka komórka ruchomego okna.

ArcGIS używa okna wyszukiwania 3x3, które da dobre wyniki tylko w obszarach całkowicie pozbawionych roślinności, co czyni narzędzie dość bezużytecznym, chyba że ludzie są świadomi tego ograniczenia, może to sugerować, dlaczego nie jest ono obecne w QGIS.

Matematyka powstała pierwotnie (tak myślę) w Evans (1980) i została uproszczona na kilku stronach w Zasadach Systemów Informacji Geograficznej (link Amazon), które mogę polecić jako dobry przewodnik po tego rodzaju analizach terenu na poziomie podstawowym.

Jednym ze sposobów obliczenia krzywizny DEM jest przekonwertowanie DEM na ascii raster, odczytanie go w tablicy numpy, a następnie wykonanie dopasowania wielomianowego w ruchomym oknie przechodzącym przez dane. Jest to dość łatwe do wykonania, ale bardzo powolne do wykonania i wymaga sporej ilości optymalizacji (tego rodzaju operacje często są przenoszone do c ++, aby je przyspieszyć).

Aby wykonać operację w QGIS, możesz użyć wtyczki GRASS r.slope.aspect, która jest również ograniczona stałym oknem 3x3.

Zdaję sobie sprawę, że nie jest to prosta odpowiedź, na którą bez wątpienia liczyłeś, ale mam nadzieję, że rozumiesz, że krzywizna jest złożona w znaczący sposób. Wszystkiego najlepszego.

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

Wersja analizy rastrowej ESRI do obliczania krzywizny może być pomocna w opracowaniu wtyczki do QGIS.

Dla każdej komórki wielomian czwartego rzędu postaci:

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

pasuje do powierzchni złożonej z okna 3x3. Współczynniki a, b, c itd. Są obliczane z tej powierzchni.

Zależności między współczynnikami a dziewięcioma wartościami wysokości dla każdej komórki ponumerowanej, jak pokazano na schemacie, są następujące: Wykres wartości krzywizny Wykres wartości krzywizny

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

Dane wyjściowe narzędzia Krzywizna to druga pochodna powierzchni - na przykład nachylenie nachylenia - takie, że:

Krzywizna = -2 (D + E) * 100

Pełna informacja i źródło:

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

Krzywiznę można obliczyć za pomocą modułu SAGA „Analiza terenu - Morfometria ---> Nachylenie, aspekt, krzywizna”

Obliczenia można wykonać na podstawie jednego z następujących algorytmów:

• Maximum Slope (Travis i in. 1975)
• Maksymalne nachylenie trójkąta (Tarboton 1997)
• Least Squares Fitted Plane (Horn 1981, Costa-Cabral & Burgess 1996)
• Fit 2.Degree Polynom (Bauer, Rohdenburg, Bork 1985)
• Fit 2.Degree Polynom (Heerdegen & Beran 1982)
• Fit 2.Degree Polynom (Zevenbergen & Thorne 1987)
• Fit 3.Degree Polynom (Haralick 1983)

LandSerf może to zrobić. Możesz zdefiniować rozmiar okna (3 * 3, 5 * 5, 7 * 7, 11 * 11, ...), ale musi to być liczba nieparzysta. analizy wieloskalowe. można rozważyć zależność skali od nachylenia, kształtu i krzywizny. http://www.landserf.org/ LandSerf dopasuje równanie kwadratowe wielomianu do określonych predefiniowanych okien, ale jeśli zdefiniujesz duże okna, takie jak 50 * 50, zajmie to dużo czasu. Zależy to od zdefiniowanego przez ciebie rozmiaru rastra i rozmiaru okna. Jo Wood napisał Landserf do swojej rozprawy doktorskiej. Jest napisany w Javie.

• Zakrzywienie profilu
• Zaplanuj krzywiznę
• Krzywizna długości geograficznej
• Krzywizna przekroju
• Średnia krzywizna
• Min. Krzywizna
• Maksymalna krzywizna

Można obliczyć w innej skali w LandSerf

Możesz także wypróbować bezpłatny SAGA GIS (http://sourceforge.net/apps/trac/saga-gis/wiki) lub TAS (http://www.uoguelph.ca/~hydrogeo/TAS/index.html).