Berechnung des Hochwasservolumens mit LiDAR DEM und HEC-RAS Auenpolygon?

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Ich habe ein ärgerliches GIS-Analyseproblem, das konzeptionell ziemlich einfach ist, aber in Wirklichkeit schwieriger herauszufinden ist.

Grundsätzlich muss ich das Volumen des Hochwassers innerhalb eines 100-jährigen Hochwassers mit ArcGIS 10.0 berechnen (alle Erweiterungen verfügbar).

Meine Eingabedatensätze sind:

  • LiDAR DEM (1 m Pixel oder 3 m Pixel) nackten Bodens (Raster)

  • 100 Jahre Auen (Ausgabe der USACE HEC-RAS-Analyse), Polygon Shapefile, aber Attributtabelle hat keinen nützlichen Inhalt.

Bisher habe ich die Auenpolygone über das LiDAR-Raster gelegt [mit dem Werkzeug "Durch Maske extrahieren" von Spatial Analyst], sodass sich die Bodenhöhen entlang der Außenkante der Auen befinden (denken Sie an die Oberseite der Badewanne). Das Schlüsselkonzept ist, dass die Spitze der Auen allmählich in die Höhe fällt, wenn Sie sich vom Quellgebiet durch die Wasserscheide nach unten bewegen.

Dann (dies scheint der unmögliche Teil zu sein) muss ich herausfinden, wie ich die Erhebungen entlang der Außenkantenpixel der Raster-Auen (Ausgabe des vorherigen Extrakts nach Maske) nehmen und auf die entsprechende Erhebung auf der anderen Seite erweitern kann der Auen, und "heben" Sie alle Pixel zwischen den beiden Außenkanten der Auen auf die "oberste Ebene" dieser 100-jährigen Auen.

Sobald ich diese „obere Erhebung“ des Auenwassers habe, sollte ich in der Lage sein, mit den Werkzeugen CUT AND FILL in ArcGIS einfach die LiDAR-Bodenhöhen von der „obersten Auenhöhe“ zu subtrahieren und ein Volumen zwischen diesen beiden Rastern zu berechnen.

Ich habe dies seit Tagen erforscht und noch keine Lösung gefunden.

Vielleicht denke ich daran völlig falsch?

Ich hätte erwartet, andere zu finden, die sich mit diesem Problem befasst haben, aber obwohl es ähnliche Probleme gibt, scheint keines eine Lösung zu bieten.

arcgis-desktop arcgis-10.0 spatial-analyst 3d-analyst flood user15428
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Könnten Sie bitte Screenshots und Bilder zur Veranschaulichung Ihrer Frage bereitstellen?
Taylor H.
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Ich bin in der Vergangenheit darauf gestoßen und werde gespannt sein, ob jemand eine gute (sprich: einfacher als das, was ich getan habe) Lösung hat. Ich habe dies erreicht, indem ich Linien senkrecht zur Auenlandschaft erstellt, sie mit den sich überschneidenden Auenhöhen gefüllt und dann ein abfallendes Raster basierend auf den Linienhöhen interpoliert habe - aber dies scheint mir eine unelegante Lösung zu sein. Wenn nichts Besseres eintritt, werde ich in einer Antwort näher darauf eingehen.
JWallace
Ich verwende kein HEC-RES, aber soweit ich weiß, handelt es sich um ein hydrodynamisches 1D-Modell. Ihre Ergebnisse sind also wahrscheinlich Wasserstände an den x-Abschnitten (nicht sicher, woher Sie das Polygon haben). In diesem Fall würde ich die Oberfläche Ihrer Abschnitte mit HEC-RAS-Pegeln (mit TIN oder einer anderen glatteren int. Technik als Topo 2-Raster) interpolieren und dann DEM von der interpolierten Oberfläche subtrahieren, wodurch Sie Tiefen erhalten (Minuswerte entfernen) Tiefen sind nur möglich). Von dort aus multiplizieren Sie einfach Ihre Zelle mit ihrer Fläche (Ihr Fall 1x1 = 1 oder 3x3 = 9) und addieren Sie dann alle Pixel, um Ihr Volumen zu erhalten.
Tomek
Ich stimme Taylor H zu - laden Sie eine Skizze hoch, die Ihnen hilft, damit wir die genaue Art des Problems verstehen.
Hornbydd
Dieses Forum erlaubt nur das Posten von Bildern, wenn Sie einen "Ruf" von mindestens 10 haben. Als Neuling habe ich nur 6 ... sorry Leute.
Benutzer15428

Antworten:

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Wie in meinen und Tomeks obigen Kommentaren erwähnt, kann diese Analyse durch Interpolation eines geneigten Rasters aus vorhandenen HEC-RAS-Querschnitten oder durch Erstellen eigener Querschnitte durch Abfragen Ihrer Lidaroberfläche abgeschlossen werden. Wenn Sie Zugriff auf die ursprünglichen HEC-Querschnitte haben (dh auf die Linien, die zum Erstellen des Auenausdehnungspolygons verwendet wurden), können Sie diese als Konturen im Werkzeug "Topo to Raster" verwenden. Die resultierende Oberfläche ist ein geneigtes Raster, das die Überschwemmungsfläche der Überschwemmungsgebiete darstellt, die Sie dann in Ihren Cut / Fill-Berechnungen verwenden können, um das Überschwemmungsvolumen zu bestimmen.

Wenn keine ursprünglichen Querschnittsdaten vorhanden sind, können Sie alternativ Ihre eigenen Querschnittslinien erstellen und diese mit Z-Werten von Ihrer Lidaroberfläche füllen. Digitalisieren Sie dazu Linien senkrecht zur Auenlandschaft, die an den äußeren Ausdehnungen Ihres Auenpolygons enden. Erstellen Sie diese Linien in Intervallen, die ausreichen, um die Variabilität des Abhangs im Tal zu erfassen (dieser Ansatz kann bei einem großen Untersuchungsgebiet ziemlich langwierig werden). Sie können dann die Lidar-Höhenwerte am Schnittpunkt Ihrer neu digitalisierten XS-Linien abfragen und diese Werte verwenden, um ein Höhenattribut für Ihre XS-Linien zu füllen. Die Höhen an beiden Enden Ihrer Linien stimmen möglicherweise nicht genau überein, aber die Mittelung der Werte sollte sich der Höhe der Überschwemmungsfläche annähern.

JWallace
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