Een oudere versie van deze blog verwijst naar USGS WaterWatch als de bron voor afvloeiingsgegevens voor de geoprocessingtool Create Runoff Raster. De tool en blog zijn bijgewerkt om een hogere resolutie wereldwijde afvloeiingsdataset van TerraClimate te gebruiken.<\/EM><\/FONT><\/P>Achtergrond<\/FONT><\/H2>Het afbakenen en analyseren van stroomnetwerken binnen een Geographic Information System (GIS)-omgeving is een fundamentele taak in hydrologische en terreinanalyses. Deze netwerken dienen als ruimtelijk kader voor het modelleren van waterstromen, stroomgebiedgrenzen en oppervlaktehydrologieprocessen. Hoewel het creëren van stroomnetwerken rekenintensief en methodologisch complex kan zijn, zijn de voordelen die ze bieden voor ruimtelijke analyse en milieumodellering aanzienlijk.<\/P>In typische GIS-werkstromen worden stroomnetwerken afgeleid van Digital Elevation Models(DEMs) via een reeks hydrologische verwerkingsstappen: depressievulling, stromingsrichtingsmodellering, stroomaccumulatie en stroomdrempelbepaling. Onder deze is het definiren van de stroominitiatie-drempel, het minimale bijdragende gebied dat nodig is om een kanaal als een stroom te beschouwen, bijzonder uitdagend en sterk contextafhankelijk.<\/P> <\/P>
<\/span><\/P> <\/P>Veel gebruikers vragen naar de perfecte drempel voor hun interessegebied, maar er bestaat geen universele waarde die op alle landschappen van toepassing is. De juiste drempel varieert met regionale neerslagpatronen, bodemdoorlatendheid, vegetatiebedekking, topografisch relieff en onderliggende geologie. Bijvoorbeeld in droge of semi-droge omgevingen is oppervlakteafvloeiing minder frequent en concentreert zich in minder, meer episodische kanalen, wat een hogere stroomaccumulatiedrempel vereist om betekenisvolle stroomkenmerken te definiren. Omgekeerd kan in vochtige of laag-relief gebieden ondiepe overlandstroming continue afwateringspaden vormen met relatief kleine bijdragende gebieden, wat een lagere drempel vereist voor een nauwkeurige weergave.<\/P>Onze benadering van stroomafbakening is gebaseerd op methodologie ontwikkeld door de U.S. Geological Survey (USGS) om een consistente, hydrologisch-gebaseerde methode voor stroomnetwerkafbakening te bieden. Specifiek put het uit Flow-Based Method for Stream Generation in a GIS
<\/EM> door Michael E. Wieczorek (USGS, 2017), die een GIS-gebaseerde werkstroom introduceert voor het genereren van stroomnetwerken op basis van geschatte stromingswaarden, in plaats van alleen arbitraire gebiedsaccumulatiedrempels. Deze methode maakt gebruik van openbaar beschikbare afvloeiingsgegevens in combinatie met DEMs om stroomnetwerken te produceren die overeenkomen met een gedefinieerde stromingsdrempel; zoals hierboven vermeld bestaat er geen perfecte
drempel, maar standaard gebruikt de tool een stromingsdrempel van 1 kubieke voet per seconde. Door de afbakening te verankeren in hydrologische criteria verbetert deze techniek de consistentie en interpretatie over landschappen heen en biedt het een wetenschappelijk robuust alternatief voor meer subjectieve, op gebiedsaccumulatie gebaseerde benaderingen. <\/P> <\/P>Nieuwe Arc\u202fHydro Tools<\/FONT><\/H2>Om meer fysieke en klimatologische factoren in stroomafbakening te integreren bevat Arc Hydro<\/A> de gratis add-in voor ArcGIS Pro nu twee geoprocessingtools:<\/P>- Create Runoff Raster<\/STRONG><\/LI>Create Streams with Flow Threshold<\/STRONG><\/LI><\/OL> <\/SPAN><\/P>
<\/span><\/P> <\/P>Samen implementeren deze tools de USGS stromingsgebaseerde methode. In plaats van stromen te definieren door een vast aantal cellen stroomopwaarts te tellen, gebruikt deze benadering werkelijke afvloeiingsgegevens en schattingen van debiet om te bepalen waar stromen beginnen.<\/P>De werkstroom begint met het berekenen van jaarlijkse afvloeiingsgegevens en zet deze om in een raster met dezelfde resolutie als het DEM. Vervolgens wordt een stromingsraster gemaakt met behulp van het DEM en het afvloeiingsraster via een functie voor stroomaccumulatie, waarbij het afvloeiingsraster dient als gewichtsraster. Dit resulteert in een raster waarbij elke cel het totale volume water vertegenwoordigt dat er jaarlijks in stroomt.<\/P>Deze jaarlijkse stromingswaarden worden via map algebra omgezet naar traditionele debieten in kubieke voet per seconde (cfs) of kubieke meter per seconde (cms). Analisten kunnen vervolgens een absolute hydrologische drempel toepassen (bijv. 1\u202fcfs) om te definieren waar stromen beginnen, in plaats van te vertrouwen op relatieve cel-aantallen. Drempels kunnen gebaseerd zijn op gemiddelde, mediaan-, seizoens- of gebeurtenisgebonden debieten, wat een flexibele maar gestandaardiseerde aanpak mogelijk maakt over diverse regio's.<\/P> <\/P>
Create Streams with Flow Threshold<\/FONT><\/H3>Deze tool produceert een binair stroomraster door stromingsrichting en -accumulatie te berekenen vanuit het DEM, waarbij deze resultaten worden gewogen met het afvloeiingsraster om pixelwaarden te genereren die stroming (volume per tijd) vertegenwoordigen. De parameter Flow Threshold<\EM> definieert de minimale afvloeiing die nodig is zodat een cel als stroom wordt beschouwd. De standaardwaarde is 1\u202fcfs, zoals aanbevolen door de USGS, maar je kunt deze aanpassen om dichtere of dunnere netwerken te verkrijgen.<\P><\P> <\P>Threshold<\/STRONG>, met gebruik van:<\/P>Input<\/EM>\u202f<\/EM>DEM<\/EM>\u202f<\/EM>Raster<\/EM>: dezelfde DEM als in Stap\u202f1<\/LI>Input<\/EM>\u202f<\/EM>Runoff<\/EM>\u202f<\/EM>Raster<\/EM>: het runoff raster uit Stap\u202f1<\/LI>Flow<\/EM>\u202fThreshold<\/EM>: laat op 1\u202fcfs of pas aan indien nodig<\/LI><\/UL> <\/P>
<\/span><\/P> <\/P>De output stroom raster (Str.tif in dit geval) kan subtiel lijken op kleine schalen; inzoomen onthult het afgeleide stroomnetwerk.<\/P> <\/P>
<\/span><\/P> <\/P>Stap 3<\/FONT> 6<\/SPAN>Converteer naar Vector (optioneel)<\/FONT><\/H3>Voer optioneel Stream to Feature<\/STRONG> uit om het rasternetwerk om te zetten naar vectorfeatures.<\/P> <\/P>
<\/span><\/P> <\/P>
<\/span><\/P> <\/P>In slechts drie geoprocessing stappen werd lokale runoff data geïntegreerd in terrein data om een stroomnetwerk af te leiden.<\/P> <\/P>Waarom Twee Aparte Tools?<\/FONT><\/H3>Om maximale flexibiliteit te garanderen, is de stroomafleiding workflow bewust opgesplitst in twee geoprocessing tools. Dit stelt analisten in staat hun eigen runoff data te gebruiken, vooral zij die werken met datasets van hogere resolutie. Hoewel zulke gebruikers de Create Runoff Raster<\/STRONG> tool kunnen overslaan, kunnen ze nog steeds volledig profiteren van Create Streams with Flow<\/STRONG> Threshold<\/STRONG> om stroomnetwerken te genereren. Door de tools los te koppelen ondersteunt de workflow een breder scala aan hydrologische data buiten TerraClimate.<\/P> <\/P>Conclusie<\/FONT><\/H2>Het definiren van een flow accumulatie drempel voor stroomnetwerkafbakening is lange tijd een uitdaging geweest voor hydrologische GIS beoefenaars. Traditionele, arbitraire cel-aantaldrempels falen vaak in landschappen met varirende klimaat, terrein en hydrologie. Door gebruik te maken van Create Runoff Raster<\/STRONG> en Create Streams with Flow Threshold<\/STRONG>, hebben analisten nu een objectieve, datagedreven methode voor stroominitiatie, gebaseerd op daadwerkelijke runoff en flow metingen.<\/P>Deze op flow gebaseerde aanpak verbetert de consistentie, transparantie en reproduceerbaarheid van afgeleide netwerken, of u nu werkt in steile alpine bekken of laaggelegen overstromingsvlakten. Naarmate hydrologische modellering evolueert, zal het integreren van real-world data in GIS workflows essentieel zijn. Deze Arc Hydro tools helpen die kloof te overbruggen, waardoor stroomnetwerken ontstaan die landschapprocessen nauwkeuriger weergeven. We moedigen GIS professionals, onderzoekers en resource managers aan deze methodologie te verkennen en feedback te delen om de bruikbaarheid verder te verfijnen en uit te breiden.<\/P> <\/P>Aanvullende Notities<\/FONT><\/H2>Softwarevereisten: Beide tools gebruiken functies van de ArcGIS Spatial Analyst en ArcGIS Image Analyst extensies; zorg dat u geldige licenties heeft.<\/P>
