지형 습윤 지수 계산 (다른 알고리즘에서 선택)

지형 습윤 지수는 다음과 같이 표현 될 수 있습니다.

 Ln(a/tanB) based on the idea of Beven and Kirkby (1979)

어디

  a is the specific catchment area (a=A/L, catchment area (A)divided by contour length(L))

과

  tanB is the slope 

여기서 기본적인 아이디어는 간단하지만 a 와 tanB 를 계산하는 여러 가지 방법 이 있으므로 TWI의 결과는 매우 다양 할 수 있습니다 (Qin et al. 2011).

유량 축적 및 집수 면적은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

 D8 (O'Callaghan, J.F. / Mark, D.M. (1984))
 D-infinity  (Tarboton, D.G. (1997)
 Triangular Multiple flow direction (Seibert, J. / McGlynn, B. (2007)

알고리즘을 사용할 수 있으며 다른 알고리즘도 많이 있습니다.

기울기는 일반적으로 픽셀 주변의 국소 기울기 로 계산됩니다 (Sorensen et al. 2005). 로컬 기울기는 픽셀 주변의 최소, 평균 및 최대 기울기로 계산할 수도 있습니다. 기울기를 계산하는 다른 방법은 Hjerdt et al. 2004 년 경사는 점 d로 계산됩니다. 셀 중심 아래 미터 .

경사는 대부분의 GIS 소프트웨어에서 기본 도구이지만 계산 방법이 다를 수 있습니다. ESRI : http://webhelp.esri.com/arcgisdesktop/9.2/index.cfm?TopicName=Calculating_slope SAGA : http://sourceforge.net/apps/trac/saga-gis/wiki/Terrain% 20 % 분석 20 %% Morphometry % 20module % 20library

보시다시피 a와 tanB를 모두 계산하는 데 사용할 수있는 많은 옵션이 있습니다. 실제로 문제는 다른 알고리즘을 사용하여 TWI를 계산하는 올바른 방법 중 어떤 것입니까? 아니면 있습니까?

저는 개인적으로 SAGA에서 일하는 것을 좋아합니다. 주로 오픈 소스 수 문학 도구가 많이 있기 때문입니다.

Ps 저는 사가 GIS에서 집수 경사 가 어떻게 계산 되는지 , 그리고 이것이 정확히 무엇을 의미하는지 알아내는 데 어려움을 겪고 있습니다. (지형 분석-수 문학 : 집수 면적 평행).

편집 : SAGA 포럼의 Volker Wichmann의 답변 : "Catchment Area (Parallel) 모듈의 집수 경사 출력 그리드는 다음과 같이 계산됩니다. 각 셀에 대해 Zevenbergen & Thorne의 접근 방식을 사용하여 로컬 경사가 계산됩니다. 마지막으로, 각 셀에 대해 누적 된 슬로프 값은 셀의 파생 된 집수 영역으로 나뉩니다. 그리드의 단위는 라디안입니다. "

"TWI (Topographic Wetness Index) 모듈에는 입력으로 일반 경사 그리드가 필요합니다."

참고 문헌 :

Beven and Kirkby 1979. 물동이 수 문학의 물리적 기반 가변 기여 영역 모델. 수문 과학 게시판, 24, 43–69 쪽.

Hjerdt et al. 2004. 지역 배수에 대한 하향 경사 제어를 정량화하는 새로운 지형 지수. 수자원 연구 , 40, W05602, doi : 10.1029 / 2004WR003130.

O'Callaghan, JF 및 Mark, DM 1984. 디지털 고도 데이터에서 배수 네트워크 추출. 컴퓨터 비전, 그래픽 및 이미지 처리 , 28 : 323-344

Qin et al. 최대 하향 경사 구배를 기반으로 지형 습윤 지수를 계산하는 방법. 정밀 Agric 12 : 32-43.

Seibert, J. 및 McGlynn, B. 2007. 격자 형 디지털 고도 모델에서 상승 경사면을 계산하기위한 새로운 삼각형 다중 흐름 방향 알고리즘, Water Ressources Research , Vol. 43 년 4 주차

Sorensen et al. 지형 습윤 지수의 계산 : 현장 관찰에 기초한 다양한 방법의 평가. 하이드 롤. 지구 시스템. 공상 과학 논의하다. , 2, 1807–1834

Tarboton, DG 1997. 그리드 디지털 고도 모델에서 유량 방향 및 경사면 영역을 결정하는 새로운 방법, Water Ressources Research , Vol.33, No.2, p.309-319

SAGA GIS 포럼 의이 게시물은 경사 계산 방법에 대한 귀하의 질문에 대답하는 데 유용 할 수 있다고 생각합니다.

https://sourceforge.net/p/saga-gis/discussion/354013/thread/27ecdc6b/

또한 TWI (수 문학 모델링과 관련된 박사 학위 수 문학 학생), D-Inf (Tarboton), MFD-md (Qin), DEMON (Costa-Cabral) 및 MFD (Quinn)에 대한 나의 이해를 바탕으로 p = 1.1 (Freemann)은 TWI 계산에서 누적 영역 'a'를 결정하기위한 최상의 옵션입니다.

소렌센의 작품과 진의 작품은 제 자신의 반 전문가 의견에 신뢰를 빌려줍니다. 그러나 Qin의 개선 된 알고리즘 (MFD-md)은 다른 테스트만큼 많이 테스트되고 사용되지 않았습니다.

내가 TWI를 계산하는 SAGA를 사용했을 때, 나는 먼저 사용하여 경사를 계산 경사 에서 표창 지형 분석 / 형태 계측 / 기울기, 화면, 곡률 모듈을 포럼의 게시물에 언급 된 기본 알고리즘을 사용하여. 그런 다음 MFD 알고리즘 또는 1.1을 수렴 계수로 사용하는 D-INF 알고리즘 (프리먼의 p = 1.1)을 사용하여 지형 분석 / 수 문학 / 캐치먼트 영역 / 캐치먼트 영역 (병렬) 선택을 사용하여 캐치 영역을 계산합니다.

그런 다음 지형 분석 / 수 문학 / 지형 지수 / 지형 습윤 지수 (TWI) 에서 TWI 옵션을 실행하고 영역을 "1 / 셀 크기"로 변환하고 표준 계산을 사용하는 옵션이 있습니다. 이것이 Beven과 Kirkby의 원래 공식이 요구 한 것이기 때문에 특정 집수 지역으로 전환합니다. "표준"과 "TOPMODEL"의 차이점에 관해서는, 그것이 무엇인지 잘 모르겠습니다.

보다 자세한 도움말은 링크 된 pdf를 참조하십시오 : http://sourceforge.net/projects/saga-gis/files/SAGA%20-%20Documentation/SAGA% 20Documents / SagaManual.pdf / download

추가하는 것을 잊었습니다.이 모든 것은 싱크대를 채워서 DEM이 사전 처리되었다고 가정합니다. 그것은 두 가지 주요 옵션이있는 또 다른 복잡한 주제입니다.

이게 도움이 되길 바란다!

톰

@reima의 PS 수정 사항 :

이것은 내가 최근에 파헤친 내용이며 아직 바닥에 도달했다고 생각하지 않습니다. 필자는 지형 분석 소프트웨어 도구 (이전의 TAS, 이제 WhiteBox GAT-링크 : http://www.uoguelph.ca/~hydrogeo/Whitebox/ ).

그러나 그의 도구조차도 다른 채우기 체계를 구현하는 것 같습니다.

1. Wang and Liu (2006)의 싱크 / 우울증 채우기 알고리즘 (기본, 초고속)-나는 IRA 방식으로 작동한다고 생각하지 않지만 ArcMap이 싱크대 / 우울증을 채우는 방식과 유사합니다. .

2. 그리고 DEM을 침수 한 다음 조금씩 물을 제거하는 Planchon and Darboux (2001)의 싱크 / 우울 물 충전은 파일 영역에 기울기를 적용하여 TI 계산을 향상시킬 수 있다고 생각합니다.

ArcMap에는 새로운 "디 피팅 (de-pitting)"추가 기능이 있습니다 ( http://blogs.esri.com/esri/arcgis/2013/03/05/optimized-tool-for-dem-pit-removal-now-available/ ) 그것은 린지와 크리드 IRA와 비슷해 보이지만, 인용 된 논문을 아직 읽지 않았지만 그 정도가 비슷하다는 것을 알았습니다. 이 방법은 살펴볼 가치가 있습니다.

또한 TI 계산에 채워진 DEM이 필요하다는 가정을 면밀히 조사하고 싶습니다. 3m 크기의 유역 DEM (<100 sq km, 100-1000 sq km,> 1000 sq km)이 있으며 10 m NED 데이터의 모양 파일을 사용하여 클리핑했습니다. 쉐이프 파일은 이미 유역 묘사를 제공 했으므로 채워지지 않습니다. ArcMaps 채움 체계 (old and new)와 Wang and Liu 알고리즘 (Whitebox에서는 아마도 SAGA), Planchon 및 Darboux 알고리즘 (Whitebox, SAGA)이 있습니다. 또한 수 문학적 모델에 포함 된 TI 계산을 사용하여 TI 값을 계산할 것입니다.

당신이 원하는 경우, 나는 당신과 이러한 결과를 공유 할 수 있습니다. 현재 초점이 맞는 다른 관련 연구가 있기 때문에 한 달 정도는 가지고 있지 않을 수도 있지만 5 월 중순까지 TI 계산 프로세스를 세분화해야합니다.