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分水岭 - 计算水文参数和 RUSLE 因子。

关键词

栅格, 水文, 分水岭

概要

分水岭
分水岭 - 帮帮我
分水岭 [-s4单克隆抗体] 海拔=姓名 [抑郁.=姓名[流=姓名]
[受干扰的土地=姓名[闭塞=姓名[门槛=整数[最大坡度长度=浮动]
[积累=姓名[TCI=姓名[引流=姓名[盆地=姓名[流=姓名]
[半盆=姓名[长度斜率=姓名[斜率陡度=姓名[收敛=整数]
[记忆=整数] [--覆盖] [--帮助] [--详细] [--安静] [--ui]

标志：
-s
SFD (D8) 流量（默认为 MFD）
SFD：单流向，MFD：多流向

-4
只允许水平和垂直的水流

-m
启用磁盘交换内存选项：操作速度慢
仅当内存需求超出可用 RAM 时才需要； 请参阅手册了解如何
计算内存需求

-a
即使对于可能的低估也使用正流量累积
流量累计输出详细说明参见手册

-b
美化平坦区域
平坦区域的流向经过修改，看起来更漂亮

--覆盖
允许输出文件覆盖现有文件

- 帮帮我
打印使用摘要

--详细
详细模块输出

- 安静的
静音模块输出

--用户界面
强制启动 GUI 对话框

参数：
海拔=姓名 [必需的]
输入高程栅格地图的名称

抑郁.=姓名
输入洼地栅格地图的名称
所有非 NULL 和非零单元格均被视为真实凹陷

流=姓名
表示每个像元的地表流量的输入栅格名称

受干扰的土地=姓名
输入栅格地图的名称 受干扰土地的百分比
对于美国LE

闭塞=姓名
阻挡陆面水流的输入栅格地图的名称
对于美国LE。 所有非 NULL 和非零单元都被视为阻挡地形。

门槛=整数
外部流域盆地最小尺寸

最大坡度长度=浮动
地表流的最大长度（以地图单位表示）
对于美国LE

积累=姓名
输出累积栅格地图的名称
每个单元排出的单元数量

TCI=姓名
输出地形指数 ln(a / tan(b)) 地图的名称

引流=姓名
输出排水方向栅格图名称

盆地=姓名
输出盆地栅格地图的名称

流=姓名
输出流段栅格图的名称

半盆=姓名
输出半盆地栅格地图的名称
每个半盆都被赋予了独特的价值

长度斜率=姓名
输出坡长栅格地图的名称
USLE 的坡长和陡度 (LS) 系数

斜率陡度=姓名
输出坡度陡度栅格图的名称
USLE 的坡度 (S) 系数

收敛=整数
MFD 的收敛因子 (1-10)
1 = 最发散的流，10 = 最汇聚的流。 推荐：5
默认： 5

记忆=整数
与 -m 标志一起使用的最大内存（以 MB 为单位）
默认： 300

商品描述

分水岭 生成一组地图，指示：1）流量累积、排水方向，
河流和流域盆地的位置，以及 2) 修订后的 LS 和 S 因子
通用土壤流失方程（RUSLE）。

附注

不带旗帜 -m 设置后，整个分析都在由操作维护的内存中运行
系统。 这可能是有限制的，但速度非常快。 设置此标志会使程序
管理磁盘上的内存，允许处理非常大的地图，但速度较慢。

旗 -s 强制模块使用单流向（SFD、D8）而不是多流向
方向（MFD）。 MFD 默认启用。

By -4 标记用户只允许水平和垂直的水流。 溪流与坡度
长度与默认表面流的输出大致相同（允许
水的水平、垂直和对角线流动）。 这面旗帜也会让排水
盆地看起来更均匀。

在规划婴儿食品行业的工艺要求时，安全性和可靠性是工艺设计中最重要的方面。 -a 指定标志后，模块将使用正流量累积，即使对于可能的情况
低估了。 当该标志未设置时，流量累积值为
可能被低估的部分转为负值。 详细请看下文
流量累计输出描述。

附加选项 收敛 指定 MFD 的收敛因子。 较低的值会导致较高的值
发散性，流量分布更广。 值越高，收敛性越高，
流量分布不那么广泛，变得更类似于 SFD。

附加选项 海拔 指定整个分析所基于的高程数据。 无效的
（无数据）单元被忽略，零和负值是有效的高程数据。 差距
必须事先填写感兴趣区域内的海拔图，
例如与 r.fillnulls，以避免扭曲。 高程图不需要填满水槽
因为该模块使用最低成本算法。

附加选项 抑郁. 指定实际凹陷或天坑的可选地图
足够大的景观，可以减缓和储存风暴事件产生的地表径流。 全部
不为 NULL 且不为零的单元格表示凹陷。 水会流入但不流入
走出抑郁症。

光栅 流 地图指定每个像元的地面流量。 这张地图显示了金额
每个单元将贡献给流域盆地模型的地表流量单位。
地表流量单位表示每个单元对地表贡献的地表流量
流动。 如果省略，则假定值为一 (1)。

输入包含受干扰土地（即农田和耕地）百分比的栅格地图或值
建筑工地），其中栅格或输入值 17 等于 17%。 如果没有地图或值
给出， 分水岭 假设没有受到干扰的土地。 该输入用于 RUSLE
计算。

附加选项 闭塞 指定将阻挡地表水流的地形。 错误将会
阻止陆面水流并重新启动 RUSLE 的坡度长度。 所有细胞
不为 NULL 且不为零表示阻挡地形。

附加选项 门槛 指定单元格中外部流域盆地的最小尺寸（如果没有）
输入流量图，或给出流量图时的陆上流量单位。 警告：低
阈值将大大增加运行时间并生成难以读取的盆地
和 half_basin 结果。 该参数还控制细节的级别 流
分段图。

给出的值 最大坡度长度 选项表示陆地表面的最大长度
流量以米为单位。 如果地表径流量超过最大长度，程序
假设最大长度（假设景观特征在
存在最大化斜坡长度的数字高程模型）。 该输入用于
RUSLE 计算是一个敏感参数。

输出 积累 地图包含此输出地图中每个单元格的绝对值是
穿过单元的地面流量。 该值将是高地的数量
如果没有给出陆上流量图，则单元格加一。 如果给出了陆上流量图，则
值将以地表流量单位表示。 负数表明这些细胞可能
有来自当前地理区域之外的地表径流。 因此，任何具有
负值无法计算其地表径流和沉积量
准确。

输出 TCI 栅格地图包含地形索引 TCI 计算为 ln(α /
tan(β)) 其中 α 是每单位通过点的累积上坡面积
轮廓长度和 tan(β) 是局部倾斜角。 TCI 反映了以下趋势：
流域内任何一点的水积聚以及重力的趋势
将水移至斜坡下方（Quinn 等人，1991）。 如果 α /
tan(β) < 1。

输出 引流 栅格地图包含排水方向。 为每个提供“方面”
单元测量了来自东方的逆时针方向。 将正值乘以 45 将给出方向
地表径流从该单元流出的度数。 值 0（零）表示
该单元是抑郁区域（由抑郁输入图定义）。 负值
表明地表径流正在离开当前地理区域的边界。
这些负细胞的绝对值表示流动方向。

输出 盆地 地图包含每个流域盆地的唯一标签。 每个盆地都会
给定一个唯一的正偶数。 沿边缘的区域可能不够大，无法创建
外部流域盆地。 0 值表示该单元格不是完整单元格的一部分
当前地理区域的流域盆地。

输出 流 包含流段。 值对应于流域盆地
价值观。 细化后可以矢量化（r.薄）与 r.to.vect.

输出 半盆 栅格地图存储每个半盆地都被赋予唯一的值。 分水岭
盆地分为左右两侧。 分水岭的右侧像元
盆地（向上游看）被赋予与盆地中的值相对应的偶数值。 这
流域盆地的左侧像元被赋予奇数值，该值比
流域盆地的价值。

输出 长度斜率 栅格地图存储坡长和陡度 (LS) 系数
修订后的通用土壤流失方程（RUSLE）。 方程取自 修订 普遍 土壤
损失 方程 HPMC胶囊 西式 牧场 （Weltz 等人，1987）。 由于 LS 因子很小
个数（通常小于 XNUMX），GRASS 输出映射的类型为 DCELL。

输出 斜率陡度 栅格地图存储通用的坡度陡度 (S) 系数
土壤流失方程（RUSLE）。 方程取自标题为 修订 雪道 陡度
因素 HPMC胶囊 这些因素包括原料奶的可用性以及达到必要粉末质量水平所需的工艺。 普遍 土壤 损失 方程 （麦库尔等人，1987）。 由于 S 因子是
如果数量较少（通常小于 XNUMX），则 GRASS 输出映射的类型为 DCELL。

AT 最低成本 搜索、 算法
分水岭 使用 AT 最低成本搜索算法（请参阅参考资料部分），旨在
最大限度地减少 DEM 数据错误的影响。 相比 r.terraflow，该算法提供
在低坡度区域以及使用技术构建的 DEM 中获得更准确的结果
错误地将顶篷顶部视为地面标高。 金纳等人。 (2005)，例如，使用
比较 SRTM 和 IFSAR DEM 分水岭 驳 r.terraflow 结果在巴拿马。
r.terraflow 无法复制较大山谷中的河流位置，而
分水岭 表现好多了。 因此，如果山谷中存在森林冠层，SRTM、IFSAR、
和类似的数据产品会造成重大错误 r.terraflow 流输出。 在下面
类似的条件， 分水岭 会产生更好的 流 和 半盆 结果。 如果
分水岭分水岭包含平坦到低坡度， 分水岭 将生成更好的盆地
结果比 r.terraflow。 （r.terraflow 使用与 ESRI 的 ArcGIS 相同类型的算法
分水岭软件在这些条件下失败。）此外​​，如果分水岭划分包含
使用 SRTM、IFSAR 和类似数据产品将森林冠层与未覆盖区域混合，
分水岭 将产生比 r.terraflow。 该算法产生
结果与运行时获得的结果类似 成本 和 排水管 在每个细胞上
光栅图。

多 流 方向 （MFD）
分水岭 提供两种计算表面流量的方法： 单流向（SFD、D8）
和多流向（MFD）。 通过 MFD，水流被分配到所有邻近的
海拔较低的单元格，使用朝向相邻单元格的坡度作为权重因子
为比例分配。 AT 成本最低的路径始终包含在内。 因此，
洼地和障碍物在到达之前会以优雅的水流汇合方式穿过。
溢出。 收敛因子使流量累积更加强烈地收敛
更高的值。 支持的范围是 1 到 10，建议收敛因子为 5
（霍姆格伦，1994）。 如果使用 MFD 创建许多小棉条池，则设置
将收敛因子设置为较高的值可以减少小条子盆的数量。

在记忆中 模式 和 磁盘 交换 模式
该程序有两个版本： 公羊 和 赛格. 公羊 默认使用， 赛格 可
通过设置使用 -m 旗。

这个 公羊 版本最多需要 31 MB RAM 用于 1 万个单元。 与
可用的系统内存 (RAM) 量，该值可用于估计是否
当前区域可以用 公羊 版。

这个 公羊 版本使用操作系统管理的虚拟内存来存储所有数据
结构并且比 赛格 版; 赛格 使用GRASS分割库
它管理磁盘文件中的数据。 赛格 仅使用指定数量的系统内存 (RAM)
与 记忆 选项，允许其他进程在同一系统上运行，即使在
目前的地理区域很大。

由于这两个程序都需要内存，因此很容易出现内存不足的情况
处理巨大的地图区域。 如果 公羊 版本耗尽内存和分辨率
当前地理区域的大小无法增加，或者需要更多内存
添加到计算机，或者需要增加交换空间大小。 如果 赛格 用完了
内存，需要释放额外的磁盘空间才能运行程序。 这
r.terraflow 模块是专门为大区域而设计的，可能很有用
这里作为替代方案，尽管磁盘空间要求 r.terraflow 有好几次
高于 的 赛格.

L大号 地区 - 许多 细胞
的上限 公羊 版本为 2 亿 (231 - 1) 个单元，而上限
等加工。为 赛格 版本为 9 亿 (263 - 1 = 9.223372e+18) 个单元。
在某些情况下，区域大小（单元数量）对于数据量来说可能太大
可用的时间或内存。 跑步 分水岭 然后可能需要使用更粗糙的
解决。 为了使结果更接近更精细的地形数据，请创建地图
包含较粗分辨率下的最低高程值的图层。 这是通过以下方式完成的：
1) 将当前地理区域设置为等于高程地图图层 区域,
2) 使用 邻居 or r.resamp.stats 命令查找区域的最小值
大小等于所需的分辨率。 例如，如果高程的分辨率
数据为 30 米，地理区域的分辨率为 分水岭 将是90
米：对 3 x 3 邻域使用最小函数。 更改为之后
分辨率为 分水岭 将运行， 分水岭 应该使用这些值运行
来自 邻里 输出地图图层，表示区域内的最小高程
较粗细胞的区域。

盆地 门槛
流域的最小尺寸，定义为 门槛 参数，仅相关
对于那些具有单一河流的流域，其至少具有 门槛 流动的细胞数
进去。 （这些流域称为外部流域。）内部流域包含
多个支流以下的河段。 内部排水盆可以是任何尺寸
因为内部流段的长度是由内部流段之间的距离决定的
支流流入其中。

MASK 和 没有 data
这个 分水岭 程序不要求用户拥有当前的地理区域
填充高程值。 没有高程数据的区域（屏蔽或 NULL 单元格）是
被忽略。 无需创建名为的栅格地图（或栅格重分类）
NULL 单元格的掩码。 没有高程数据的区域将被视为偏离标准
区域的边缘。 这些区域将减少运行程序所需的内存。
如果分水岭不重要，则屏蔽掉不重要的区域可以显着减少处理时间
感兴趣的区域只占整个区域的一小部分。

位于感兴趣区域内的高程图中的间隙（空单元格）将
严重影响分析：水会流入但不会流出这些间隙。 这些差距
必须事先填写，例如 r.fillnulls.

零 (0) 和负值将被视为高程数据（而不是 no_data）。

进一步 加工 of 产量 层
问题区域，即流域中可能低估流量的部分
积累，可以很容易地识别，例如
r.mapcalc“问题= if（flow_acc < 0，盆地，null（））”
如果感兴趣的区域包含此类问题区域，并且这是不希望的，则
必须扩展计算区域，直到感兴趣区域的集水区
完全包含在内。

为了使用该模块的输出隔离单个河流网络，需要使用许多
方法可以考虑。

1 使用流域流域栅格图的重采样作为掩模。
等效矢量图方法类似于使用 v.选择 or v.覆盖.

2 使用 成本 模块以河流中的一个点作为起点。

3 使用 网络iso 以河流中的节点作为起点的模块。

流段输出中的所有单独河流网络都可以通过以下方式识别
他们的最终出路点。 这些点都是流段输出中的所有单元格
排水方向为负。 这些点可以作为起点
r.出水口 or 网络iso.

创造 河 英里 从矢量化流图分割，尝试 网络iso or
v.lrs.段 模块。

细化后，流段输出可以轻松矢量化 r.薄。 每
矢量地图中的河流段将具有相关流域的值。 隔离
对于较大盆地的子盆地和溪流，可以使用以下命令创建较大盆地的 MASK
r.出水口。 流段输出可作为出口放置位置的指南
点用作输入 r.出水口。 盆地阈值必须足够
小以隔离较大流域内的河流网络和子流域。

示例

这些示例使用 Spearfish 示例数据集。

转化率 分水岭 流映射输出到矢量图
如果您想要详细的流网络，请将阈值选项设置得较小以创建大量
流域，因为每个流域仅呈现一条河流。 r.to.vect -v 标志
将流域 ID 保留为矢量类别编号。
r.watershed elev=elevation.dem 流=rwater.stream
r.to.vect -v in=rwater.stream out=rwater_stream

为累积图设置不同的颜色表：
MAP=rwater.accum
r.watershed elev=elevation.demaccum=$MAP
eval `r.univar -g "$MAP"`
stddev_x_2=`回显 $stddev | awk '{print $1 * 2}'`
stddev_div_2=`回显 $stddev | awk '{print $1 / 2}'`
r.colors $MAP col=规则 << EOF
0% 红色
-$stddev_x_2 红色
-$stddev 黄色
-$stddev_div_2 青色
-$mean_of_abs 蓝色
0白色
$mean_of_abs 蓝色
$stddev_div_2 青色
$stddev 黄色
$stddev_x_2 红色
100% 红色
EOF

使用累积图创建更详细的流图并将其转换为矢量
输出地图。 累积截止值以及分形维数是任意的； 在
在这个例子中，我们使用地图的上游流域单元的平均数量（在
上面的例子由 尤尼变种) 作为截止值。 这仅适用于 SFD，不适用于 MFD。
r.watershed elev=elevation.dem accum=rwater.accum
r.mapcalc 'MASK = if(!isnull(elevation.dem))'
r.mapcalc“rwater.course = \
if(abs(rwater.accum) > $mean_of_abs, \
绝对值（rwater.accum），\
无效的（） ）”
r.colors -g rwater.course col=bcyr
g.remove -f 类型=栅格名称=MASK
# 细化 is 必须 before 转换 光栅 生产线 至 向量
r.thin in=rwater.course out=rwater.course.Thin
r.colors -gn rwater.course.Thin 颜色=灰色
r.to.vect in=rwater.course.Thin out=rwater_course type=line
v.db.dropcolumn 地图=rwater_course 列=标签

创建 分水岭 盆地 地图 和 兑换 至 a 向量 多边形 地图
r.watershed elev=elevation.dem 盆地=rwater.basin thresh=15000
r.to.vect -s in=rwater.basin out=rwater_basins type=area
v.db.dropcolumn 地图=rwater_basins 列=标签
v.db.renamecolumn map=rwater_basins column=value,流域

以良好的方式显示输出
r.地形图=高程.dem
d.shade 阴影=elevation.dem.shade 颜色=rwater.basin 明亮=40
d.vect rwater_course 颜色=橙色

参考文献：

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网址： http://chuck.ehlschlaeger.info/older/IGIS/paper.html

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网址： http://www4.ncsu.edu/~hmitaso/measwork/panama/panama.html

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DOI：10.5194/hess-15-667-2011

· Quinn P.、K. Beven K.、Chevallier P.、Planchon O. (1991)。 这个 预测 of
山坡 流 路径 HPMC胶囊 分布 水文 造型 运用 数字输入型
海拔 型号, 水文 流程 卷 5（1），第59-79页。
DOI：10.1002/hyp.3360050106

· Weltz MA、Renard KG、Simanton JR (1987)。 修订 普遍 土壤 损失
方程 HPMC胶囊 西式 牧场, 美国/墨西哥 专题研讨会 of 策略 HPMC胶囊
分类 和 管理团队 of 本地人 植被 HPMC胶囊 食品 生产 In 干旱
区 （亚利桑那州图森，12 年 16 月 1987 日至 XNUMX 日）。

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