r.watershedgrass - Online na nuvem

PROGRAMA:

NOME

r. divisor de águas - Calcula parâmetros hidrológicos e fatores RUSLE.

CHAVES

raster, hidrologia, bacia hidrográfica

SINOPSE

r. divisor de águas
r. divisor de águas --Socorro
r. divisor de águas [-s4mab] elevação=nome [depressão=nome] [fluxo=nome]
[terra_perturbada=nome] [bloqueio=nome] [limiar=número inteiro] [max_inclinação_comprimento=flutuar]
[acumulação=nome] [tci=nome] [drenagem=nome] [bacia=nome] [transmitir canais=nome]
[meia_bacia=nome] [comprimento_slope=nome] [inclinação_inclinação=nome] [convergência=número inteiro]
[memória=número inteiro] [-substituir] [-ajudar] [-detalhado] [-calma] [-ui]

Sinalizadores:
-s
Fluxo SFD (D8) (o padrão é MFD)
SFD: direção de fluxo único, MFD: direção de fluxo múltipla

-4
Permitir apenas fluxo horizontal e vertical de água

-m
Ativar opção de memória de troca de disco: operação lenta
Necessário apenas se os requisitos de memória excederem a RAM disponível; veja o manual sobre como
calcular os requisitos de memória

-a
Use o acúmulo de fluxo positivo, mesmo para prováveis ​​subestimações
Consulte o manual para uma descrição detalhada da saída de acumulação de fluxo

-b
Embeleze áreas planas
A direção do fluxo em áreas planas é modificada para parecer mais bonita

- sobrescrever
Permitir que os arquivos de saída substituam os arquivos existentes

--Socorro
Imprimir resumo de uso

--verbose
Saída detalhada do módulo

--quieto
Saída silenciosa do módulo

--ui
Forçar o lançamento da caixa de diálogo da GUI

parâmetros:
elevação=nome [obrigatório]
Nome do mapa raster de elevação de entrada

depressão=nome
Nome do mapa raster das depressões de entrada
Todas as células não nulas e não nulas são consideradas depressões reais

fluxo=nome
Nome do raster de entrada que representa a quantidade de fluxo superficial por célula

terra_perturbada=nome
Nome da porcentagem do mapa raster de entrada de terreno perturbado
Para USLE

bloqueio=nome
Nome do mapa raster de entrada bloqueando o fluxo de superfície terrestre
Para USLE. Todas as células não nulas e não nulas são consideradas como terreno bloqueador.

limiar=número inteiro
Tamanho mínimo da bacia hidrográfica externa

max_inclinação_comprimento=flutuar
Comprimento máximo do fluxo de superfície em unidades de mapa
Para USLE

acumulação=nome
Nome para mapa raster de acumulação de saída
Número de células que drenam através de cada célula

tci=nome
Nome para o índice topográfico de saída ln (a / tan (b)) mapa

drenagem=nome
Nome para o mapa raster de direção de drenagem de saída

bacia=nome
Nome para o mapa raster das bacias de saída

transmitir canais=nome
Nome para mapa raster de segmentos de fluxo de saída

meia_bacia=nome
Nome para o mapa raster das meias bacias de saída
Cada meia bacia recebe um valor único

comprimento_slope=nome
Nome para o mapa raster de comprimento de declive de saída
Fator de declive e declive (LS) para USLE

inclinação_inclinação=nome
Nome para o mapa raster de declive de saída
Fator de declive (S) para USLE

convergência=número inteiro
Fator de convergência para MFD (1-10)
1 = fluxo mais divergente, 10 = fluxo mais convergente. Recomendado: 5
Padrão: 5

memória=número inteiro
Memória máxima a ser usada com o sinalizador -m (em MB)
Padrão: 300

DESCRIÇÃO

r. divisor de águas gera um conjunto de mapas indicando: 1) acúmulo de fluxo, direção de drenagem,
a localização de riachos e bacias hidrográficas, e 2) os fatores LS e S da Revisão
Equação universal de perda de solo (RUSLE).

NOTAS

Sem bandeira -m definido, toda a análise é executada na memória mantida pelo operador
sistema. Isso pode ser limitante, mas é muito rápido. Definir este sinalizador faz com que o programa
gerencia a memória no disco, o que permite que mapas muito grandes sejam processados, mas é mais lento.

Bandeira -s forçar o módulo a usar direção de fluxo único (SFD, D8) em vez de fluxo múltiplo
direção (MFD). MFD é habilitado por padrão.

By -4 sinalizar que o usuário permite apenas o fluxo horizontal e vertical de água. Riacho e declive
comprimentos são aproximadamente iguais às saídas do fluxo de superfície padrão (permite
fluxo de água horizontal, vertical e diagonal). Esta bandeira também fará a drenagem
as bacias parecem mais homogêneas.

Quando -a sinalizador for especificado, o módulo usará o acúmulo de fluxo positivo, mesmo para prováveis
subestima. Quando este sinalizador não é definido, as células com um valor de acumulação de fluxo que é
provavelmente uma subestimativa são convertidos em negativos. Veja abaixo para um detalhado
descrição da saída de acumulação de fluxo.

Opção convergência especifica o fator de convergência para MFD. Valores mais baixos resultam em mais
divergência, o fluxo é mais amplamente distribuído. Valores mais altos resultam em maior convergência,
o fluxo é menos amplamente distribuído, tornando-se mais semelhante ao SFD.

Opção elevação especifica os dados de elevação nos quais toda a análise é baseada. NULO
(nodata) células são ignoradas, valores zero e negativos são dados de elevação válidos. Lacunas em
os mapas de elevação que estão localizados dentro da área de interesse devem ser preenchidos previamente,
por exemplo, com r.fillnulls, para evitar distorções. O mapa de elevação não precisa ser preenchido
porque o módulo usa um algoritmo de menor custo.

Opção depressão especifica o mapa opcional de depressões ou sumidouros reais no
paisagem que são grandes o suficiente para reduzir e armazenar o escoamento superficial de um evento de tempestade. Tudo
células que não são NULL e não zero indicam depressões. Água irá fluir para dentro, mas não
fora das depressões.

Raster fluxo map especifica a quantidade de fluxo superficial por célula. Este mapa indica a quantidade
de unidades de fluxo superficial que cada célula contribuirá para o modelo de bacia hidrográfica.
As unidades de fluxo superficial representam a quantidade de fluxo superficial que cada célula contribui para a superfície
fluxo. Se omitido, um valor de um (1) é assumido.

Mapa raster de entrada ou valor contendo a porcentagem de terra perturbada (ou seja, terras cultivadas, e
canteiros de obras) onde o raster ou valor de entrada de 17 é igual a 17%. Se nenhum mapa ou valor
é dada, r. divisor de águas não assume nenhuma terra perturbada. Esta entrada é usada para RUSLE
cálculos.

Opção bloqueio especifica o terreno que bloqueará o fluxo de superfície superficial. eliminar essa vontade
bloquear o fluxo de superfície superficial e reiniciar o comprimento do declive para o RUSLE. Todas as células que
não são NULL e não são zero indicam terreno bloqueador.

Opção limiar especifica o tamanho mínimo de uma bacia hidrográfica externa em células, se não
o mapa de fluxo é inserido, ou unidades de fluxo terrestre quando um mapa de fluxo é fornecido. Aviso: baixo
os valores de limite irão aumentar drasticamente o tempo de execução e gerar uma bacia de difícil leitura
e resultados de half_basin. Este parâmetro também controla o nível de detalhe no transmitir canais
mapa de segmentos.

Valor dado por max_inclinação_comprimento opção indica o comprimento máximo da superfície terrestre
fluxo em metros. Se o fluxo superficial viaja maior do que o comprimento máximo, o programa
assume o comprimento máximo (assume que as características da paisagem não são discerníveis em
existem modelos de elevação digital que maximizam o comprimento do declive). Esta entrada é usada para
os cálculos RUSLE e é um parâmetro sensível.

saída acumulação mapa contém o valor absoluto de cada célula neste mapa de saída é o
quantidade de fluxo superficial que atravessa a célula. Este valor será o número do planalto
células mais uma, se nenhum mapa de fluxo superficial for fornecido. Se o mapa de fluxo terrestre for fornecido, o
o valor será em unidades de fluxo superficial. Números negativos indicam que essas células possivelmente
têm escoamento superficial de fora da região geográfica atual. Assim, quaisquer células com
valores negativos não podem ter seu escoamento superficial e rendimentos de sedimentação calculados
com precisão.

saída tci mapa raster contém índice topográfico TCI é calculado como ln (α /
tan (β)) onde α é a área cumulativa da encosta que drena através de um ponto por unidade
comprimento do contorno e tan (β) é o ângulo de inclinação local. O TCI reflete a tendência de
água a se acumular em qualquer ponto da bacia hidrográfica e a tendência para as forças gravitacionais
para mover a encosta abaixo (Quinn et al. 1991). Este valor será negativo se α /
tan (β) <1.

saída drenagem mapa raster contém direção de drenagem. Fornece o "aspecto" para cada
célula medida CCW do Leste. Multiplicar os valores positivos por 45 dará a direção em
graus em que o escoamento superficial viajará dessa célula. O valor 0 (zero) indica
que a célula é uma área de depressão (definida pelo mapa de entrada de depressão). Valores negativos
indicam que o escoamento superficial está deixando os limites da região geográfica atual.
O valor absoluto dessas células negativas indica a direção do fluxo.

A saída bacia mapa contém rótulo exclusivo para cada bacia hidrográfica. Cada bacia será
dado um único número inteiro positivo único. As áreas ao longo das bordas podem não ser grandes o suficiente para criar
uma bacia hidrográfica exterior. 0 valores indicam que a célula não faz parte de um completo
bacia hidrográfica na região geográfica atual.

A saída transmitir canais contém segmentos de fluxo. Os valores correspondem à bacia hidrográfica
valores. Pode ser vetorizado após o desbaste (r.fino) com r.to.vectar.

A saída meia_bacia O mapa raster armazena cada meia bacia com um valor único. Bacia hidrográfica
as bacias são divididas em lados esquerdo e direito. A célula do lado direito da bacia hidrográfica
basin (olhando para montante) recebem valores pares correspondentes aos valores na bacia. o
células do lado esquerdo da bacia hidrográfica recebem valores ímpares que são um a menos que
o valor da bacia hidrográfica.

A saída comprimento_slope o mapa raster armazena o comprimento da encosta e fator de inclinação (LS) para o
Equação Universal de Perdas de Solo Revisada (RUSLE). Equações tiradas de Revisado Universal Solo
Perda Equação for Ocidental Pastagens (Weltz et al. 1987). Uma vez que o fator LS é um pequeno
número (geralmente menos de um), o mapa de saída GRASS é do tipo DCELL.

A saída inclinação_inclinação o mapa raster armazena o fator de inclinação (S) da inclinação para o Universal
Equação de perda de solo (RUSLE). Equações retiradas do artigo intitulado Revisado Declive Inclinação
Fator for da Universal Solo Perda Equação (McCool et al. 1987). Uma vez que o fator S é um
número pequeno (geralmente menos de um), o mapa de saída GRASS é do tipo DCELL.

AT custo mínimo pesquisar algoritmo
r. divisor de águas usa um algoritmo de pesquisa de custo mínimo (consulte a seção REFERÊNCIAS) projetado para
minimizar o impacto de erros de dados DEM. Comparado com r.terraflow, este algoritmo fornece
resultados mais precisos em áreas de baixa inclinação, bem como DEMs construídos com técnicas
que confunde topos de dossel com a elevação do solo. Kinner et al. (2005), por exemplo, usado
SRTM e IFSAR DEMs para comparar r. divisor de águas contra r.terraflow resultados em Panama.
r.terraflow foi incapaz de replicar locais de riachos nos vales maiores enquanto
r. divisor de águas teve um desempenho muito melhor. Assim, se o dossel da floresta existe nos vales, SRTM, IFSAR,
e produtos de dados semelhantes causarão erros graves em r.terraflow saída de fluxo. Debaixo
condições semelhantes, r. divisor de águas vai gerar melhor transmitir canais e meia_bacia resultados. Se
divisões de bacias hidrográficas contêm declividade plana a baixa, r. divisor de águas irá gerar uma bacia melhor
resultados do que r.terraflow. (r.terraflow usa o mesmo tipo de algoritmo que ArcGIS da ESRI
software de bacia hidrográfica que falha nessas condições.) Além disso, se divisões de bacia hidrográfica contêm
copa da floresta misturada com áreas não copadas usando SRTM, IFSAR e produtos de dados semelhantes,
r. divisor de águas irá gerar melhores resultados de bacia do que r.terraflow. O algoritmo produz
resultados semelhantes aos obtidos durante a execução r.custo e r.drenagem em cada célula do
mapa raster.

Múltiplo fluxo direção (MFD)
r. divisor de águas oferece dois métodos para calcular o fluxo de superfície: direção de fluxo único (SFD, D8)
e múltiplas direções de fluxo (MFD). Com o MFD, o fluxo de água é distribuído para todos os vizinhos
células com elevação mais baixa, usando inclinação em direção às células vizinhas como fator de ponderação
para distribuição proporcional. O caminho de menor custo AT está sempre incluído. Como resultado,
depressões e obstáculos são atravessados ​​com uma convergência de fluxo graciosa antes do
transbordar. O fator de convergência faz com que o acúmulo de fluxo convirja mais fortemente com
valores mais altos. O intervalo suportado é de 1 a 10, o recomendado é um fator de convergência de 5
(Holmgren, 1994). Se muitas bacias de fita pequenas são criadas com MFD, definindo o
fator de convergência para um valor mais alto pode reduzir a quantidade de bacias de fita pequenas.

Em memória modo e disco trocar modo
Existem duas versões deste programa: RAM e sec. RAM é usado por padrão, sec pode ser
usado definindo o -m bandeira.

O RAM versão requer um máximo de 31 MB de RAM para 1 milhão de células. Juntos com o
quantidade de memória do sistema (RAM) disponível, este valor pode ser usado para estimar se o
região atual pode ser processada com o RAM versão.

O RAM versão usa memória virtual gerenciada pelo sistema operacional para armazenar todos os dados
estruturas e é mais rápido que o sec versão; sec usa a biblioteca de segmentação GRASS
que gerencia dados em arquivos de disco. sec usa apenas a quantidade de memória do sistema (RAM) especificada
com o memória opção, permitindo que outros processos operem no mesmo sistema, mesmo quando
a atual região geográfica é enorme.

Devido aos requisitos de memória de ambos os programas, é muito fácil ficar sem memória quando
trabalhando com grandes regiões de mapas. Se o RAM a versão fica sem memória e a resolução
tamanho da região geográfica atual não pode ser aumentado, ou mais memória precisa ser
adicionado ao computador ou o tamanho do espaço de troca precisa ser aumentado. Se sec Fica sem
memória, espaço adicional em disco precisa ser liberado para que o programa seja executado. o
r.terraflow módulo foi projetado especificamente com grandes regiões em mente e pode ser útil
aqui como uma alternativa, embora os requisitos de espaço em disco de r.terraflow são várias vezes
mais alto que de sec.

Grande regiões com muitos células
O limite superior do RAM versão é de 2 bilhões (231 - 1) células, enquanto o limite superior
para o sec a versão é de 9 bilhões de bilhões (263 - 1 = 9.223372e + 18) células.
Em algumas situações, o tamanho da região (número de células) pode ser muito grande para a quantidade de
tempo ou memória disponível. Correndo r. divisor de águas pode então exigir o uso de um mais grosso
resolução. Para tornar os resultados mais parecidos com os dados mais precisos do terreno, crie um mapa
camada contendo os valores de elevação mais baixos na resolução mais grosseira. Isso é feito por:
1) Definir a região geográfica atual igual à camada do mapa de elevação com g.região,
e 2) Use o vizinhos or r.resamp.stats comando para encontrar o menor valor para uma área
igual em tamanho à resolução desejada. Por exemplo, se a resolução da elevação
os dados são de 30 metros e a resolução da região geográfica para r. divisor de águas será 90
metros: use a função mínima para uma vizinhança de 3 por 3. Depois de mudar para o
resolução na qual r. divisor de águas será executado, r. divisor de águas deve ser executado usando os valores
do Vizinhança camada do mapa de saída que representa a elevação mínima dentro do
região da célula mais grosseira.

Bacia limiar
O tamanho mínimo das bacias de drenagem, definido pelo limiar parâmetro, é apenas relevante
para as bacias hidrográficas com um único riacho tendo pelo menos o limiar de células fluindo
afim disso. (Essas bacias hidrográficas são chamadas de bacias externas.) As bacias de drenagem internas contêm
segmentos de riachos abaixo de vários afluentes. As bacias de drenagem internas podem ser de qualquer tamanho
porque o comprimento de um segmento de fluxo interno é determinado pela distância entre o
afluentes fluindo para ele.

MASK e não dados,
O r. divisor de águas programa não exige que o usuário tenha a região geográfica atual
preenchido com valores de elevação. Áreas sem dados de elevação (células mascaradas ou NULL) são
ignorado. NÃO é necessário criar um mapa raster (ou reclassificação raster) denominado
MÁSCARA para células NULL. Áreas sem dados de elevação serão tratadas como se estivessem fora do
limite da região. Essas áreas reduzirão a memória necessária para executar o programa.
Mascarar áreas sem importância pode reduzir significativamente o tempo de processamento se as bacias hidrográficas
de interesse ocupam uma pequena porcentagem da área total.

Lacunas (células NULL) no mapa de elevação localizadas dentro da área de interesse
influencia fortemente a análise: a água fluirá para dentro, mas não para fora dessas lacunas. Essas lacunas
deve ser preenchido com antecedência, por exemplo, com r.fillnulls.

Zero (0) e valores negativos serão tratados como dados de elevação (não no_data).

Mais em processamento of saída camadas
Áreas problemáticas, ou seja, as partes de uma bacia com uma provável subestimação do fluxo
acumulação, pode ser facilmente identificada com, por exemplo
r.mapcalc "problems = if (flow_acc <0, basin, null ())"
Se a região de interesse contiver tais áreas problemáticas, e isso não for desejado, o
região computacional deve ser expandida até a área de captação para a região de interesse
está completamente incluído.

Para isolar uma rede fluvial individual usando a saída deste módulo, uma série de
abordagens podem ser consideradas.

1 Use uma nova amostra do mapa raster da bacia como uma MÁSCARA.
O método de mapa vetorial equivalente é semelhante usando v.selecionar or v.sobrepor.

2 Use o r.custo módulo com um ponto no rio como ponto de partida.

3 Use o v.net.iso módulo com um nó no rio como ponto de partida.

Todas as redes fluviais individuais na saída de segmentos de riacho podem ser identificadas por meio de
seus pontos de saída finais. Esses pontos são todas células na saída de segmentos de fluxo
com direção de drenagem negativa. Esses pontos podem ser usados ​​como pontos de partida para
r.água.tomada or v.net.iso.

Para criar rio milha segmentação de um mapa de fluxos vetorizados, experimente o v.net.iso or
v.lrs.segmento módulos.

A saída dos segmentos de fluxo pode ser facilmente vetorizada após o desbaste com r.fino. Cada
segmento de riacho no mapa vetorial terá o valor da bacia associada. Isolar
sub-bacias e riachos para uma bacia maior, uma MÁSCARA para a bacia maior pode ser criada com
r.água.tomada. A saída dos segmentos de fluxo serve como um guia para onde colocar a saída
ponto usado como entrada para r.água.tomada. O limite da bacia deve ter sido suficientemente
pequeno para isolar uma rede de fluxo e sub-bacias dentro da bacia maior.

EXEMPLOS

Esses exemplos usam o conjunto de dados de amostra Spearfish.

Converter r. divisor de águas fluxo de saída do mapa para um mapa vetorial
Se você quiser uma rede de fluxo detalhada, defina a opção de limite pequeno para criar muitos
bacias de captação, já que apenas um riacho é apresentado por captação. O sinalizador r.to.vect -v
preserva o ID da bacia como o número da categoria do vetor.
r.watershed elev = elevation.dem stream = rwater.stream
r.to.vect -v in = rwater.stream out = rwater_stream

Defina uma tabela de cores diferente para o mapa de acumulação:
MAP = rwater.accum
r.watershed elev = elevation.dem acum = $ MAP
eval `r.univar -g" $ MAP "`
stddev_x_2 = `echo $ stddev | awk '{print $ 1 * 2}' `
stddev_div_2 = `echo $ stddev | awk '{print $ 1/2}' `
r.colors $ MAP col = regras << EOF
0% vermelho
- $ stddev_x_2 vermelho
- $ stddev amarelo
- $ stddev_div_2 ciano
- $ mean_of_abs azul
0 branco
$ mean_of_abs blue
$ stddev_div_2 ciano
$ stddev amarelo
$ stddev_x_2 red
100% vermelho
EOF

Crie um mapa de fluxo mais detalhado usando o mapa de acumulação e converta-o em um vetor
mapa de saída. O corte de acumulação e, portanto, a dimensão fractal, é arbitrário; no
neste exemplo, usamos o número médio do mapa de células de captação a montante (calculado no
exemplo acima por r.univar) como valor limite. Isso só funciona com SFD, não com MFD.
r.watershed elev = elevation.dem Accum = rwater.accum
r.mapcalc 'MASK = if (! isnull (elevation.dem))'
r.mapcalc "rwater.curso=\
if(abs(rwater.accum) > $mean_of_abs, \
abs(rwater.accum), \
nulo() )"
r.colors -g rwater.course col = bcyr
g.remove -f type = raster name = MASK
# Desbaste is requeridos antes conversão raster linhas para vetor
r.thin in = rwater.course out = rwater.course.Thin
r.colors -gn rwater.course.Thin color = cinza
r.to.vect in = rwater.course.Thin out = rwater_course type = line
v.db.dropcolumn map = rwater_course column = label

Crie bacia hidrográfica bacias mapa, e convertem para a vetor polígono mapa,
r.watershed elev = elevation.dem basin = rwater.basin thresh = 15000
r.to.vect -s in = rwater.basin out = rwater_basins type = area
v.db.dropcolumn map = rwater_basins column = label
v.db.renamecolumn map = rwater_basins column = value, catchment

Exibir a saída de uma maneira agradável
r.relief map = elevation.dem
d.shade shadow = elevation.dem.shade color = rwater.basin bright = 40
d.vect rwater_course color = orange

REFERÊNCIAS

· Ehlschlaeger C. (1989). utilização da AT Pesquisar Algoritmo para Desenvolvedor Hidrológico Modelos
da Digital Elevação Dados, Proceedings of Internacional Geográfico SITE
sistemas (IGIS) simpósio '89, pp 275-281 (Baltimore, MD, 18-19 de março de 1989).
URL: http://chuck.ehlschlaeger.info/older/IGIS/paper.html

· Holmgren P. (1994). Múltiplo fluxo direção algoritmos for escoamento modelagem in
grade baseado elevação modelos: An empírico avaliação. Hidrológico Processos vol
8(4), 327-334.
DOI: 10.1002 / hyp.3360080405

· Kinner D., Mitasova H., Harmon R., Toma L., Stallard R. (2005). Baseado em GIS Corrente
Network Análise for O chagres Rio Bacia, República of Panamá. O Rio Chagres:
A Multidisciplinar Perfil of a Tropical bacias hidrográficas, R. Harmon (ed.),
Springer / Kluwer, p.83-95.
URL: http://www4.ncsu.edu/~hmitaso/measwork/panama/panama.html

· McCool e outros. (1987). Revisado Declive Inclinação Fator for da Universal Solo Perda
Equação, Transações of da ASAE vol 30(5).

· Metz M., Mitasova H., Harmon R. (2011). Eficiente Extração of drenagem redes
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Terra Sistema Sci Volume 15, 667-678.
DOI: 10.5194 / hess-15-667-2011

· Quinn P., K. Beven K., Chevallier P., Planchon O. (1991). O predição of
encosta fluxo caminhos for distribuído hidrológico modelagem utilização Digital
Elevação Modelos, Hidrológico Processos vol 5(1), p.59-79.
DOI: 10.1002 / hyp.3360050106

· Weltz MA, Renard KG, Simanton JR (1987). Revisado Universal Solo Perda
Equação for Ocidental Pastagens, EUA / México simpósio of Estratégias for
Classificação e Gestão de Sistemas of Nativo Vegetação for Alimentícia Produção In Árido
Zonas (Tucson, AZ, 12-16 de outubro de 1987).

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