Eine ältere Version dieses Blogs verweist auf USGS WaterWatch als Quelle für Abflussdaten für das Geoverarbeitungswerkzeug Create Runoff Raster. Das Werkzeug und der Blog wurden aktualisiert, um einen globalen Abflussdatensatz mit höherer Auflösung von TerraClimate zu verwenden.<\/EM><\/FONT><\/P>Hintergrund<\/FONT><\/H2>Die Abgrenzung und Analyse von Flussnetzwerken innerhalb einer Geographic Information System (GIS)-Umgebung ist eine grundlegende Aufgabe in der hydrologischen und Geländeanalyse. Diese Netzwerke dienen als räumlicher Rahmen für die Modellierung des Wasserflusses, der Einzugsgebietsgrenzen und der Oberflächenhydrologieprozesse. Obwohl die Erstellung von Flussnetzwerken rechnerisch aufwendig und methodisch komplex sein kann, sind die Vorteile, die sie für die räumliche Analyse und Umweltmodellierung bieten, erheblich.<\/P>In typischen GIS-Arbeitsabläufen werden Flussnetzwerke aus Digitalen Höhenmodellen(DEMs) durch eine Abfolge hydrologischer Verarbeitungsschritte abgeleitet: Auffüllen von Senken, Modellierung der Fließrichtung, Fließakkumulation und Schwellenwertbestimmung für Flüsse. Dabei ist insbesondere die Definition des Schwellenwerts für den Flussbeginn, also der minimalen beitragenden Fläche, die erforderlich ist, damit ein Kanal als Fluss gilt, besonders herausfordernd und stark kontextabhängig.<\/P> <\/P>
<\/span><\/P> <\/P>Viele Nutzer fragen nach dem "perfekten" Schwellenwert für ihr Interessengebiet, aber es gibt keinen universellen Wert, der für alle Landschaften gilt. Der geeignete Schwellenwert variiert je nach regionalen Niederschlagsmustern, Bodenpermeabilität, Vegetationsbedeckung, topographischem Relief und zugrundeliegender Geologie. Zum Beispiel ist in ariden oder semi-ariden Umgebungen der Oberflächenabfluss seltener und konzentriert sich auf weniger, episodischere Kanäle, was einen höheren Schwellenwert für die Fließakkumulation erfordert, um bedeutende Flussmerkmale zu definieren. Im Gegensatz dazu können in feuchten oder flach reliefierten Regionen flache Überlandflüsse kontinuierliche Entwässerungspfade mit relativ kleinen beitragenden Flächen bilden, was einen niedrigeren Schwellenwert für eine genaue Darstellung erfordert.<\/P>Unser Ansatz zur Flussabgrenzung basiert auf einer Methodik, die vom U.S. Geological Survey (USGS) entwickelt wurde, um eine konsistente, hydrologisch basierte Methode zur Abgrenzung von Flussnetzwerken bereitzustellen. Insbesondere stützt er sich auf \u201c<\/EM>Flow-Based Method for Stream Generation in a GIS\u201d<\/EM><\/A> von Michael E. Wieczorek (USGS, 2017), welche einen GIS-basierten Arbeitsablauf zur Erzeugung von Flussnetzwerken auf Basis geschätzter Durchflusswerte vorstellt, anstatt nur willkürlicher Schwellenwerte der Flächenakkumulation. Diese Methode nutzt öffentlich verfügbare Abflussdaten zusammen mit DEMs, um Flussnetzwerke zu erzeugen, die einem definierten Durchflussschwellenwert entsprechen; wie oben erwähnt gibt es keinen "perfekten" Schwellenwert, aber standardmäßig verwendet das Werkzeug einen Durchflussschwellenwert von 1 Kubikfuß pro Sekunde. Durch die Verankerung der Abgrenzung in hydrologischen Kriterien verbessert diese Technik die Konsistenz und Interpretierbarkeit über verschiedene Landschaften hinweg und bietet eine wissenschaftlich fundierte Alternative zu subjektiveren Ansätzen basierend auf Flächenakkumulation. <\/P> <\/P>
Create Streams with Flow Threshold<\/FONT><\/H3>Dieses Werkzeug erzeugt ein binäres Fluss-Raster durch Berechnung der Fließrichtung und -akkumulation aus dem DEM und gewichtet diese Ergebnisse mit dem Abflussraster zur Erzeugung von Pixelwerten, die den Durchfluss (Volumen pro Zeit) darstellen. Der Parameter Flow Threshold definiert den minimal erforderlichen Abfluss, damit eine Zelle als Fluss qualifiziert wird. Der Standardwert ist 1\u202fcfs, wie vom USGS empfohlen, kann aber angepasst werden, um dichtere oder dünnere Netzwerke zu erhalten.<\/P> <\/P>
<\/span><\/P> <\/P>Praktischer Anwendungsfall<\/FONT><\/H2>Nachfolgend ein vereinfachtes Beispiel zur Erzeugung eines abflussbasierten Flussnetzwerks. Die einzige Voraussetzung ist ein DEM. (Falls Sie noch keines haben, verwenden Sie das Download\u202fDEM<\/<STRONG>-Arc Hydro-Werkzeug)<\/<P>| <\/<|p>|
| <\/<|p>|Schritt 1<\/<FONT>– Create Runoff Raster<\/<FONT>|Laufen Sie Create Runoff Raster mit Ihrem DEM als EingabeDEMRaster aus und wählen Sie das Jahr von Interesse aus.| <|p>|| <|p>|| <|p>|Schritt 2 – Create Streams with Flow Threshold<\ Fluss <\/STRONG>Schwellenwert<\/STRONG>, Verwendung:<\/P>Eingabe<\/EM><\/EM>DEM<\/EM><\/EM>Raster<\/EM>: dasselbe DEM wie in Schritt1<\/LI>Eingabe<\/EM><\/EM>Runoff<\/EM><\/EM>Raster<\/EM>: das Runoff-Raster aus Schritt1<\/LI>Fluss<\/EM>Schwellenwert<\/EM>: bei 1cfs belassen oder nach Bedarf anpassen<\/LI><\/UL> <\/P>
<\/span><\/P> <\/P>Das ausgegebene Stream-Raster (in diesem Fall Str.tif) kann in kleinen Maßstäben subtil erscheinen; durch Hineinzoomen wird das abgeleitete Stream-Netzwerk sichtbar.<\/P> <\/P>
<\/span><\/P> <\/P>Schritt 3<\/FONT>013ndash;<\/SPAN>In Vektor umwandeln (Optional)<\/FONT><\/H3>Optional kann Stream to Feature<\/STRONG> ausgeführt werden, um das Raster-Netzwerk in Vektorobjekte umzuwandeln.<\/P> <\/P>
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<\/span><\/P> <\/P>In nur drei Geoverarbeitungs-Schritten wurden lokale Runoff-Daten in Geländedaten integriert, um ein Stream-Netzwerk abzuleiten.<\/P> <\/P>Warum zwei separate Werkzeuge?<\/FONT><\/H3>Um maximale Flexibilität zu gewährleisten, wurde der Workflow zur Stream-Ableitung absichtlich in zwei Geoverarbeitungs-Werkzeuge aufgeteilt. Dies ermöglicht Analysten die Verwendung eigener Runoff-Daten, insbesondere für diejenigen, die mit höher aufgelösten Datensätzen arbeiten. Während solche Nutzer das Werkzeug Create Runoff Raster<\/STRONG> überspringen können, können sie dennoch Create Streams with Flow Threshold vollständig nutzen, um Stream-Netzwerke zu generieren. Durch die Entkopplung der Werkzeuge unterstützt der Workflow eine breitere Palette hydrologischer Daten über TerraClimate hinaus.<\/P> <\/P>Fazit<\/FONT><\/H2>Die Definition eines Flussakkumulations-Schwellenwerts für die Abgrenzung von Stream-Netzwerken stellt Hydrologische GIS-Anwender seit langem vor Herausforderungen. Traditionelle, willkürliche Zellanzahl-Schwellenwerte versagen oft in Landschaften mit unterschiedlichem Klima, Gelände und Hydrologie. Durch die Nutzung von Create Runoff Raster und Create Streams with Flow Threshold haben Analysten nun eine objektive, datenbasierte Methode zur Stream-Initiierung, die auf tatsächlichen Runoff- und Flussmessungen basiert.<\/P>Dieser flussbasierte Ansatz verbessert die Konsistenz, Transparenz und Reproduzierbarkeit der abgeleiteten Netzwerke, egal ob Sie in steilen alpinen Becken oder flachen Überschwemmungsgebieten arbeiten. Mit der Weiterentwicklung hydrologischer Modellierung wird die Integration realer Daten in GIS-Workflows unerlässlich sein. Diese Arc Hydro-Werkzeuge helfen dabei, diese Lücke zu schließen und ermöglichen Stream-Netzwerke, die Landschaftsprozesse genauer darstellen. Wir ermutigen GIS-Fachleute, Forscher und Ressourcenmanager, diese Methodik zu erkunden und Feedback zu geben, um deren Nutzen weiter zu verfeinern und auszubauen.<\/P> <\/P>Zusätzliche Hinweise<\/FONT><\/H2>Softwareanforderungen: Beide Werkzeuge verwenden Funktionen der ArcGIS Spatial Analyst und ArcGIS Image Analyst Erweiterung; stellen Sie sicher, dass Sie gültige Lizenzen besitzen.<\/P>
