تماس با ما
گروه تلگرام ما
هشدارهای ما
آمار و اطلاعات
پروژه
اساس روش تشخیص خودکار شبکه آبراهه ای در RiverTools
روش شار توده RiverTools
تصویری که در بالای این صفحه قرار دارد، مقایسه کل شبکه های مساحت با استفاده از روش Rivix Mass Flux، روش D-Infinity و روش D8 برای پیست اسکی Keystone است. بر خلاف روش های D8 و D-Infinity، هیچ پیکسل مصنوعی در تصویر Rivix Mass Flux Method وجود ندارد. توجه داشته باشید که هیچ نوع صافکاری در هیچ یک از این تصاویر انجام نشده است. روش ما فقط حتی در توپوگرافی پیچیده هم جواب می دهد. برای مشاهده تصاویر بیشتر که این روش ها را با یکدیگر مقایسه می کنند، به ویژه روش کوه سوپریس، به گالری تصاویر ما مراجعه کنید.
مسئله: توپوگرافی واگرا در مقابل همگرایی
در مسیر شیب تپه ها ممکن است ابتدا قبل از همگرایی در کانال های پایین تپه، از هم جدا شوند (پخش شوند). RiverTools روال هایی را برای تجزیه و تحلیل جریان همگرا و واگرا فراهم می کند. برای جریان همگرا و شناسایی مجاری کانال ها، شبکه های کانال و مرزهای حوزه، از الگوریتم معروف D8 استفاده می شود. این الگوریتم از هر پیکسل به یکی از هشت پیکسل همسایه خود جریان می یابد. اجرای RiverTools الگوریتم D8 کارآمد و قدرتمند است و می تواند جهت های جریان معقول را حتی در شرایط بسیار پیچیده و مبهم بدون دخالت کاربر اختصاص دهد. با این حال، الگوریتم D8 مبتنی بر دو فرض ساده است که هندسه جریان واگرا از روی تپه ها را تصرف نمی کند. این ساده سازی ها عبارتند از: (1) استفاده از هشت زاویه جریان گسسته، و (2) فرض می شود که هر جریانی که از هر پیکسل مشخصی (یا ناحیه ای که در جریان پیکسل نقش دارد) خارج شود، به یک پیکسل همسایه پایین دست جریان می یابد. در حالی که این ساده سازی ها در مناطقی که جریان همگراست، معتبر است، اما می توان در تپه های کوهی که جریان واگراست، با استفاده از الگوریتمی که اجازه می دهد (1) زاویه جریان مداوم، و (2) تقسیم جریان به دو یا بیشتر همسایه انجام شود، بهتر می توان کار کرد.
الگوریتم های D-Infinity ارائه شده توسط (Tarboton 1997) یک راه حل نسبتاً قوی و عملی برای این مسئله ارائه می دهند، اما آنها آن را به روشی دقیق حل نمی کنند. یعنی قانون تقسیم جرم بین دو پیکسل همسایه تا حدی اختیاری است و بر اساس تعادل جرم نیست. این الگوریتم ها بین محدودیت های جریان D8 و سایر مشکلاتی که هنگام مجاز بودن جریان به بیش از دو پیکسل همسایه رخ می دهد، سازش ایجاد می کنند. آنها از طریق منوی Extract → D-Infinity Grid در RiverTools در دسترس هستند و می توانند برای ایجاد شبکه جریان مداوم زاویه، شبکه شیب و شبکه منطقه کمک کننده مورد استفاده قرار گیرند.
در RiverTools 3.0، روش جدیدی برای تقسیم جریان بین پیکسل های همسایه ارائه شد که به سادگی روش Flux توده ای (Mass Flux Method) نامیده می شود، براساس ایده هایی از پویایی سیالات محاسباتی. برخی از عناصر اساسی مشترک با الگوریتم DEMON است که توسط (Costa-Cabral & Burges 1994) ارائه شده است. این روش هر پیکسل را به عنوان یک حجم کنترل در نظر می گیرد و از یک توازن جرم دقیق استفاده می کند:
- هر پیکسل را به چهار ربع پیکسل تقسیم می کند،
- زاویه جریان مداوم را برای هر محاسبه می کند، و سپس
- مساحت کل همبخش (TCA) و منطقه همبخش خاص (SCA) را با استفاده از کسری واقعی از جریان که از طریق هر یک از چهار لبه پیکسل تحت باران یکنواخت عبور می کند محاسبه می کند.
دقت این منطقه کمک کننده به این بستگی ندارد که آیا میزان بارندگی در واقع یکنواخت است یا خیر، بلکه فقط یک ساختار مفهومی است که اجازه می دهد مسئله به عنوان یک مشکل دینامیک سیال (شار جرم) از نو فرموله شود. در این حالت، مساحت کل کمک کننده (TCA) معادل تخلیه حجمی آب، Q، تقسیم بر میزان باران ثابت، R، یعنی (A = (Q / R است. مانند روش D-Infinity، جریان از یک پیکسل معین (سلول شبکه) معمولاً بین دو پیکسل همسایه تقسیم می شود، به جز در مورد پیکسل هایی که قله های تک پیکسلی هستند یا روی تقسیمات زهکشی قرار دارند. با این حال، با روش شار جرم، جریان فقط به نزدیکترین همسایگان خواهد بود، در حالی که در یک همسایه نزدیکترین و یک مورب همانطور که در روش D-infinity وجود دارد. هر الگوریتم جهت جریان چندگانه که جریان را به بیش از دو همسایه سرازیری ارسال کند (به جز قله ها و پشته ها) نادرست است و مشکلی به نام "پراکندگی بیش از حد" دارد.
توجه داشته باشید که ما در شرایط جریان و تعادل جرم صحبت می کنیم حتی اگر هدف ما محاسبه مناطق کمک کننده در سطوح واگرا با حداکثر دقت باشد. الگوریتم های جدید Mass Flux از طریق فهرست Extract → Mass Flux Grid در RiverTools در دسترس هستند. به منظور مدیریت هرچه بیشتر اوج ها و پشته های خطی، شبکه هایی بر اساس ربع پیکسل ایجاد و ذخیره می شوند (با QP برای ربع پیکسل به نام آنها، همراه با پرونده های RTI خود) به عنوان یک مرحله میانی. این دو ستون و ردیف بیشتر از DEM اصلی دارند، اما سپس یکپارچه می شوند تا شبکه های زاویه جریان و مساحت ایجاد کنند که ابعادی مشابه DEM دارند. شبکه های زاویه ای پیوسته از روش D-Infinity و Mass Flux کاملاً مشابه به نظر می رسند، اما بین شبکه های مساحت محاسبه شده توسط این دو روش تفاوت قابل توجهی وجود دارد که در شکل بالای این صفحه مشاهده می شود. هم D-Infinity و هم الگوریتم های شار جرم از یک شبکه جریان D8 برای حل موقعیت های مبهم جریان در آپارتمان ها و چاله ها استفاده می کنند.
با استفاده از DEM ها در پوشه Test_Surfaces در پوشه data موجود در پوشه اصلی برنامه RiverTools_4.0 می توانید این الگوریتم های مختلف را آزمایش کنید. در حالی که آنها می توانند نتایج قابل توجهی متفاوت در یک سطح واگرا ایجاد کنند، همه آنها مقادیر مشابهی را برای مناطق کمک کننده حوزه های بزرگتر و کانالدار حوضه می دهند.
اطلاعات بیشتر در مورد الگوریتم های D8 و D-Infinity را می توانید در اینجا پیدا کنید.
در اینجا دو تصویر وجود دارد که ابزارهای بزرگنمایی تعاملی Vector را برای هر دو روش D8 و Rivix Mass Flux مقایسه می کند.
شناسه تلگرام مدیر سایت: SubBasin@
نشانی ایمیل: behzadsarhadi@gmail.com
(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)
_______________________________________________________
در منابع آب
نظرات (۰)