이것은 NAD 83에있는 10m DEM에서 도출 된 예상 (예 : Albers Equal Area) 대 예상치 못한 (NAD 83) 데이터로 유역을 묘사하는 의미에 관한 동료들과의 토론에서 비롯된 다소 이론적 인 질문입니다.

일부는 투영하지 않은 데이터에서 계산 된 값이 투영하기로 결정하면 단순히 조정되기 때문에 문제가되지 않는다고 언급했습니다.

지리적 좌표 시스템의 데이터와 투영 된 데이터 사이에 고유 한 차이가 있기 때문에 이것이 확실하지 않습니다. 프로젝션되지 않은 DEM 데이터로 시작하는 루틴을 통해 한 가지 예를 시도한 다음 프로젝션 된 DEM 데이터로 동일한 사이트를 테스트했습니다. 10m DEM 데이터를 사용하여 두 단계를 모두 수행했습니다 (ArcGIS 9.3.1에서 수행 된 모든 작업).

한 번의 실행은 NAD 83에서 DEM을 사용하여 수행되었고 두 번째는 동일한 DEM을 USA_Contiguous_Albers_Equal_Area_Conic_USGS_version에 투영하여 수행되었습니다.

• 지오 프로세싱 FlowDirection_sa 도구를 사용하여 흐름 방향 도출
• FlowDirection_sa 도구를 사용하여 유량 누적 도출
• 50 미터 거리를 사용하여 유동점 스냅
• Watershed_sa 도구를 사용하여 유역을 묘사

이 두 가지를 비교할 때 흐름 방향 그리드 표시 사이의 시각적 차이를 알 수 있습니다.

참고 : 더 많은 후속 연구 후에 스트라이핑 효과는 CUBIC 리샘플링을 사용하지 않고 ArcGIS Project Raster 도구에서 실수로 기본값 NEAREST를 사용하여 발생한다고 생각합니다. 나는 이것이 이것이이 토론에 어떤 종류의 해결책을 제공한다고 믿지 않는다 ...

투사되지 않은 DEM을 사용한 흐름 방향

투영 된 DEM을 사용한 흐름 방향

시각적 비교가 100 % 과학적인 것은 아니지만 좋은 출발점이 될 수 있음을 이해합니다.

따라서, 유동점마다 각각의 런에서 스냅되는 방식에 차이가있었습니다. 그리고 스냅 유동점 도구가 각각의 예상 / 미투 영 데이터 세트를 기반으로 스냅을 결정한 방식을 고려할 때 도출 된 유역에 명확한 차이가있었습니다. 녹색으로 표시된 유역은 투영 된 DEM과 그 이후의 유추 된 고도 파생 파생 데이터를 사용하여 도출 된 유역입니다. 자주색 외곽선에 표시된 유역은 투영되지 않은 DEM 데이터를 사용하여 유역입니다.

유역

이전 ESRI 포럼에서이 문제에 대해 논의하는이 두 가지 다른 GIS 포럼 스레드 (아래 링크)를 보았지만 흐름 방향 도구가 예상 된 데이터와 예상되지 않은 데이터와 비교하여 작동하는 방식에 대해서는 아직 명확하지 않습니다 수 문학적 흐름과 흐름 방향의 개념). 투영 된 DEM과 투영되지 않은 DEM에서 각 셀의 높이 값이 여전히 동일한 경우 (정확한가?) 왜 투영 된 데이터에서 파생 된 흐름 방향 래스터와 NAD83의 DEM 데이터에서 파생 된 흐름 방향 차이가 다른 이유는 무엇입니까?

http://forums.esri.com/Thread.asp?c=93&f=995&t=292503

http://forums.esri.com/Thread.asp?c=93&f=995&t=290652

또한 버지니아 주 쉐 난도 국립 공원과 텍사스 주에서 묘사와 같이 더 높은 위도에서 묘사를 할 경우 이론적으로 차이가 덜 중요할까요?

나는지도 제작 전문가 한 명과 함께 적도에서 멀어 질 때 얻을 수있는 동서 왜곡이 문제가 될 수 있다고 생각했습니다. 적도에서 10도 떨어진 거리는 정확성에 관심이있을 경우 예상 데이터가 갈 길이라고 생각했습니다.

알려지지 않은 주요 데이터 중 하나는 우리가 처리하려고하는 예상치 못한 데이터를 사용하여 세면기가 묘사 된 불확실성의 수준입니다. 차이점이 있지만 크기는 얼마입니까?

이 토론에 대한 직접적인 대답을 제공하거나 이에 대한 유용한 통찰력을 제공 할 수있는 사람에게 감사합니다.

편집하다

관심이 있거나 관심을 갖는 주요 문제는 투영되지 않은 DEM을 사용하여 프로세스를 시작한 결과 묘사 된 유역에 정확성 문제가 있는지 여부입니다.

답을 이해한다면, 유동 지점의 배수 영역을 나타내는 관점에서 묘사 된 분지가 양호해야합니까? 흐름 방향이 잘못되면 최종 묘사 된 유역에 약간의 오차가 생길 것입니다.

이것은 매우 흥미롭고 중요한 주제입니다. 유역을 묘사하기 위해 UN 계획 데이터를 사용해도된다는 보고서 나 문서는 아직 보지 못했습니다. Spatial Analyst 확장 (수 문학 도구가 포함 된)의 수석 개발자 엔지니어가 이끄는 ESRI 사용자 컨퍼런스 기술 토론을 통해 동일한 영역 투영 (예 : Albers 동일 영역)을 사용해야한다고 말했습니다.

또한이 문제를 해결하는 방법에 대한 권위있는 "성경"표준이없는 것 같습니다 . 고도 파생물을 계산하기 전에 데이터를 투영하는 것이 거의 인정 된 사실상의 접근 방법 인 것 같습니다 .

이것이 흐름 방향 계산에 영향을 미치는 방식과 유역의 묘사에 대한 간결하고 간단한 대답을 찾을 수 없었습니다.

그리고 예상치 못한 DEM 데이터를 사용하여 묘사 된 유역으로 작업을하고 그 유역을 투영하는 경우 여전히 유역이 아닌가?

또한 소스 데이터가 투영되지 않았기 때문에 투영되지 않은 DEM에서 파생 된 흐름 방향 래스터를 투영해도 오류가 수정되지 않는다고 가정합니다 ....

감사합니다-당신이 제공 할 수있는 추가 통찰력을 주셔서 감사합니다

편집-20110331

@whuber :

이 광범위한 토론에 감사드립니다. 우리는이 문제를 더 많이 연구 해 왔으며 실제로 흐름 dir., flow accum. 및 묘사를하기 전에 DEM을 투영 하지 않는 것이 더 낫다는 일부 참조를 발견했습니다 .

익명 소스 (하지만 꽤 평판이 좋은 사람)의 이메일 응답 중 하나는 1.) 프로젝트 DEM 2.) 파생 상품을 생산하거나 1.) 파생 상품을 생산합니다.

간단히 말해서, 그것은 파생 상품에 달려 있습니다. 연속 파생 파생물을 시각화하려면 투영 한 다음 투영해야합니다. 이렇게하면 투영 경계 알고리즘으로 타일 경계 아티팩트가 향상되거나 도입 된 다음 DEM을 먼저 투영 할 경우 파생물로 전달 될 위험이 줄어 듭니다. 단, 거리 또는 면적을 미분 계산의 기초로 사용하는 경우는 예외입니다. 이것은 물론 거리 / 면적이 얼마나 넓고 적도에서 얼마나 멀리 떨어져 있는지에 관한 것입니다. 따라서 셀 라이즈에 의존하는 경사 또는 언덕 모양의 파생물에 대해 결과가 있다고 상상해보십시오. 이 도함수는 적도에서 가장 정확하며, 정확도는 북쪽이나 남쪽 60도 이상에서 크게 떨어집니다. 두 경우 모두 DEM이 매우 넓은 영역 (1.5 UTM 영역보다 큼)과 타일이 임의적이거나 USGS Quad 시트 경계와 같은 기존 표준을 따르는 전통적인 타일 기반 접근 방식을 다루고 있다고 가정합니다. 따라서이 생각의 상당 부분이 모자이크 데이터 셋보다 우선하며, 이에 대해서는 언급 할 수 없습니다. 저의 주요 관심사는 DEM 타일이 얼마나 잘 일치하는지 알고 싶을 것입니다. 그것들이 NED와 같이 잘 일치하면 타일에서 파생 된 파생물 (모자이크 데이터 세트에 적용되는 함수)과 함께 잘 작동 할 것으로 예상되며 즉시 표시됩니다. 일치하지 않으면 쓰레기를 버리고 쓰레기를 버립니다. 원래 질문으로 돌아가서, 그것이 단지 유역 경계라고 생각합니다.

그들은 계속해서 말했습니다.

내가 예상하지 못한 방법론을 고수하는 이유는 DEM의 파생물 인 래스터를 사용하고 있기 때문입니다 (일반적으로는 없지만 LiDAR 포인트 클라우드라고 생각합니다). 상대적으로 미세한 해상도의 대륙과 같이 매우 넓은 지역을 커버하는 래스터의 경우 래스터가 Esri의 래스터와 같이 규칙적인 크기의 셀을 사용할 때 Albers와 같은 것으로 투사하면 정보가 손실되거나 도입 될 수 있습니다. 이는 Flow Accumulation과 같은 도구가 부분 또는 보간 된 정보를 기반으로 결과를 생성 함을 의미합니다. 기본적으로 래스터에 적용되는 모든 프로젝션 알고리즘은 픽셀 너비 이상의 거리가 확장되거나 축소되는 즉시 문제를 일으킬 수 있습니다 (Albers와 같은 프로젝션은 두 개의 오래된 픽셀 사이에 새로운 픽셀을 도입하여 오류가 발생할 수 있음). 이를 통해 누적 오류 가능성이 높다는 것을 의미합니다.

위도 60도를 넘지 않는 한 투사가 더 많은 소음을 발생 시킨다는 것을 반대하는 것 같습니다.

우리는 또한 GIS를위한 Distributed Hydrologic Modeling (Vieux, 2004) : http : //www.springerlink. com / content / x877238532533g20 / fulltext.pdf

결국, 그것은 단지 1.) 당신이 지표면에서 일을하고있는 곳의 문제 2.) 당신이 일하고있는 규모와 3. 흐름 방향 알고리즘에 영향을 미치는 속성이 투영되지 않은 데이터 (극쪽으로 이동함에 따라 증가하는 이점)에 의해 도입 된 왜곡보다 적어서 등각으로 투영 해야하는지 또는 중요하지 않은지를 결정하는 것이 더 좋을까요?

이 주제를 파고 들기 시작하면 더 큰 합의가 예상되는 것처럼 보이지만 어렵고 빠른 규칙이 아니라고 말하는 사람들도 있습니다.

투영의 왜곡이 흐름 방향 (및 흐름 축적) 추정값을 바이어스 할 수있는 것이 맞습니다. (“투영되지 않은”데이터를 사용하는 것은 매우 왜곡 된 Plate Carree 투영을 사용하는 것과 같습니다.)

그러나 단지 유역을 묘사하는 경우에는 실제로 거의 문제가 없습니다. 유량 방향과 유량이 잘못 되더라도, 투영으로 인해 물이 흘러 가지 않는 영역으로 흐르지 않습니다. 내리막 길은 여전히 ​​내리막 길입니다.

간단한 예제를 통해 바이어스가 어디에서 오는지 알기가 어렵지 않습니다 . 141 미터 떨어진 두 지점을 고려하십시오. 하나는 다른 쪽에서 북동쪽으로 내려 가고 바로 내려갑니다. 따라서 흐름 방향은 북동쪽입니다. 좌표에서 하강 점은 x 방향으로 100 미터, y 방향으로 100 미터 오프셋됩니다. 투사되지 않은 데이터를 사용하여 위도 60도 (위도) 인 경우 오프셋은 실제로 x 방향으로 200 미터, y 방향으로 100 미터처럼 보입니다. (200 = 100 / cos (60).) 이는 45 도가 아닌 북쪽에서 63 도의 방위를 의미합니다. 많은 흐름 방향 / 흐름 누적 / 설명 알고리즘에서는 8 개의 기본 방향 만 가능합니다. 따라서 북동쪽 흐름을 나타내는 대신 그리드가이를 동쪽 흐름으로 이동할 수 있습니다.

(63 도는 최대 왜곡 방향과 최소 왜곡 방향 사이의 투영에서 상대 왜곡의 함수로 삼각법으로 계산됩니다. 이는 투영되지 않은 데이터를 사용하는 효과 를 정량화하기 시작합니다 .)

이것을 시각화하는 좋은 방법은 8 개의 나침반 방향을 고무 시트에 올바르게 그리는 것입니다. 고무를 옆으로 늘립니다 (위도가 높을수록 더 많이 늘림). 늘릴수록 화살표가 더 많이 동 서쪽을 향하는 경향이 있습니다. 이 방향에서는 각도가 줄어들고 북쪽과 남쪽을 향하여 각도가 확장됩니다. 그 동안 그리드의 표고는 변경되지 않습니다. 결과적 으로, 위치 좌표에 대한 고도 변화율에 따라 토지의 경사와 지형이 모두 왜곡 됩니다.

실제로 텍사스보다 버지니아에서 더 많은 문제가 발생할 것입니다. 지도 제작자가 정확합니다 . (하지만 10도 컷오프의 출처는 모르겠습니다. 합리적으로 들리지만 정확도 요구 사항에 비추어 이와 같은 경험 법칙을 평가해야합니다. 훨씬 더 정확성을 원할 수도 있습니다.)

적절한 워크 플로를 채택하면 이러한 문제의 대부분이 문제가됩니다. 찾을 수 있는 최상의 컨 포멀 프로젝션으로 데이터를 프로젝션하십시오 (상대 각도의 왜곡이 없기 때문에). 방향 정보와 관련된 흐름 및 기타 모든 것을 계산합니다. 그런 다음 후속 분석 또는 매핑에 사용하려는 좌표계로 결과를 다시 투영 (또는 재 투영)합니다. 예를 들어, 묘사 된 분지의 면적을 계산하려면 등 면적 투영법으로 재 투영하십시오. 요점은 재 투영은 수행 할 계산과 매핑을 수용하기 위해 필요에 따라 투상을 감당할 수있을만큼 충분히 간단해야한다는 것 입니다.

편집하다

원래 질문에 대한 부록은 유역 묘사에 중점을 둡니다. 이것을 해결하자. 이를 위해서는 흐름 방향을 추정하는 방법을 이해해야합니다.

경사 및 측면을 계산하기위한 ArcGIS 방법이 문서화되어 있습니다 .

흐름 방향은 각 셀에서 가장 가파른 하강 방향에 의해 결정됩니다.

구체적으로, x [0,0]이 셀의 값을 지정하고 x [i, j]가 셀 i 열의 값을 오른쪽 및 j 행으로 지정하도록합니다. 싱크 및 해석 관계를 다루는 일부 특수한 경우를 제외하고, 알고리즘은 8 개의 방향 경사 추정치 (x [0,0] -x [i, j]) / Sqrt [i ^ 2 + j ^ 2] 중 가장 큰 것을 선택합니다. | i | <= 1 및 | j | <= 1이며 흐름 방향이라고 가정합니다. 이 숫자는 비율입니다. 분자는 고도의 차이이고 분모는 사용중인 좌표에서 피타고라스 정리를 통해 계산 된 거리 입니다.

그리드를 재 투영 할 때, 두 가지 일이 발생합니다 : (1) 셀이 이동하고 (이러한대로 왜곡됨) (2) 그리드 값 (고도)이 새로운 그리드의 셀 격자로 다시 샘플링됩니다. 리샘플링으로 인해 약간의 고도 변화가 발생할 수 있으며 이로 인해 예상 유량 방향이 가끔 변경 될 수 있습니다. 일반적으로 이러한 변경은 드 물어야하므로 무시하십시오. 이러한 변화는 재 투영에서 메트릭 왜곡에 의해 야기 된 변화에 의해 뒤 틀릴 것입니다. 예를 들어, Plate Carree (실제로 지리적 좌표 시스템)에서 등각 투영으로 재 투영 할 때 동서 방향은 위도의 코사인에 의해 축소됩니다. 하나의 셀이 적합했던 공간 (행을 따라)에서 1 / cos (위도) 셀이 이제 맞아야합니다. 이것은 일반적으로 확대됩니다동서 성분을 갖는 임의의 방향 (즉, NE, E, SE, SW, W 및 NW 방향)에서의 임의의 명백한 기울기 추정치. 이전에는 이러한 경사가 가장 크지 않았기 때문에 ArcGIS 알고리즘에 의해 선택되지 않았지만 더 크게 만들어 흐름 방향으로 선택 될 수 있습니다. 따라서 많은 곳에서 북쪽 또는 남쪽 흐름 방향이 NE, NW, SE 또는 SW로 변환되고 NE 방향이 E 등으로 변환 될 수 있습니다.

모든 재 투영의 영향은 유사한 계산을 통해 예측할 수 있습니다. 서로간에 발생하는 방향 왜곡을 알아야합니다.

"유동점" x 의 "유역"에 있다는 것이 무엇을 의미하는지 생각해 보자 . y 가 x 의 유역에 위치하는 모든 위치 는 표면이 노출되지 않고 마찰이없고 불 투과성이며 매끄럽고 물이 퍼지지 않고 흐르면 (순전히 흐른 흐름), y 에서 x . 어쨌든 GIS는 유역 묘사의 중심에있는 흐름 누적 계산에서 수행하는 작업입니다.

대부분의 지역에서 (가) 스트림 침대를 따라서 X 거짓말을 부어 , 재 투영 메이크업 본질적인 차이에서 왜곡 : 그들은에서 명백한 유로의 원인이 Y 에 X 변화하지만, 궁극적으로 물, 어쨌든 같은 스트림 침대에 도착 이기는하지만 아마 약간 다른 경로에 의해. 불일치가 발생하면 (a) 흐름 경로가 x 에서 흐름을 따라 더 하강 하기 때문에 ( y 는 더 이상 x 의 유역에있는 것으로 간주되지 않음 ), (a ') 흐르는 y' 점 때문이어야합니다. 포인트로의 하류 X는 지금 유입 X(이제 x 의 유역에 포함됨 ) 또는 (b) 새로운 흐름 경로 는 다른 흐름 (실제로는 (a)와 (a ')의 특별한 경우)으로 들어갑니다. 첫 번째 (a와 a ')는 많은 일이 발생할 수 있지만, 합류 수로 둘러싸인 유역의 일부가 아닌 하천 세그먼트를 따라 타설 지점에 대해 주로 차이를 만듭니다 . 두 번째 변화는 유동 경로가 융기 부의 틈새에 근접 할 때마다 발생할 수 있습니다. 한 프로젝션에서는 간격의 한쪽으로 조향되었을 수 있지만, 다른 프로젝션에서는 약간의 왜곡 차이 때문에 다른쪽으로 조향 될 수 있습니다. 나는 이것이 상대적으로 드물다고 생각하며, 주요 유역 주변의 작은 유역에 주로 영향을 미쳐야한다.

따라서 궁극적으로 유역 구조의 질적 특성은 거의 변하지 않아야 하지만 (상대적 영역의 관점에서) 양적으로 는 재 투영시 눈 에 띄게 변할 수 있습니다 .

그러면 어떻게해야합니까? 이 8 방향 전용 알고리즘을 사용 하는 경우 핵심은 상대 방향을 올바르게 얻는 것 입니다. 정의에 의하면, 이것은 필요 등각 투영의 사용, 또는 매우 가까운 공형이고 상기 적어도 하나. 그러나 등각 투영은 (정확히) 동일 면적 일 수 없기 때문에 넓은 면적의 작업에서는 유역을 계산하기 위해 등각 투영을 사용하고 싶지 않습니다. 해결책은 내가 처음 제안한 것입니다.

• 등각 투영법을 사용하여 흐름 방향을 계산하고 유역을 묘사합니다.

• 등거리 투영법을 사용하여 묘사 된 유역의 면적 (토지 면적 비율 등)을 계산합니다.

(이것은 정확한 흐름 축적 계산을 보장하지는 않습니다 . 이것들은 흐름 방향을 올바르게 얻는 동시에 면적의 좋은 추정이 필요합니다. 한 가지 접근법은 너무 많은 불확실성, 퍼지 및 가정이 진행되고 있음을 인식하는 것입니다 대륙 수준의 계산을 할 때 고려해야 할 또 다른 접근법은 컨 포멀 프로젝션에서 흐름 누적을 수행 할 수 있지만 입력 (유역에 떨어지는 "비"의 양)을 조정할 수 있다는 것 입니다. ) 면적 왜곡에 따라. 면적 왜곡을 수학적으로 계산하기 쉬운 Mercator 또는 Stereographic과 같은 간단한 등각 투영을 사용할 때보 다 소리가 더 쉽습니다.)

작은 면적 계산의 경우 항상 등각 영역에 너무 가까운 투영이 존재하므로 두 투영을 사용하지 않아도됩니다 (예 : 단일 UTM 영역에 맞는 영역의 경우 UTM 좌표 사용). 이 물건은 실제로 주 또는 국가 또는 대륙 크기의 학습 분야에 중요합니다.

GCS는 적도 근처에서만 합리적으로 왜곡이 발생하지 않기 때문에 ((lat, lon)은 거의 등각이고 같은 면적입니다), 대략적인 규칙은 격자 계산을 위도 좌표 로 하지 않는 것입니다 !

나는 여전히 모든 뉘앙스를 다루지 않았습니다 (예를 들어, 90 도의 배수를 제외하고 그리드 를 균일하게 회전 하면 예상 흐름 방향의 거의 무작위로 작은 변화가 발생합니다. 대안 (비 ArcGIS) 알고리즘은 언급하지 않았지만이 분석이 상황의 주요 측면을 명확히하는 데 도움이되기를 바랍니다.