DelineateIt

Resumen

Introducción

Muchos de los modelos de agua dulce de InVEST requieren polígonos de cuencas hidrográficas para agregar el servicio ecosistémico que se proporciona a quienes recibirán los beneficios. Sin embargo, hemos comprobado que la creación de cuencas hidrográficas con las herramientas existentes es difícil y a menudo requiere conocimientos específicos y/o conjuntos de herramientas propias. Para responder a esta necesidad, hemos desarrollado nuestro propio algoritmo de delineación de cuencas hidrográficas publicado en el paquete SIG PyGeoprocessing, y envuelto en una interfaz de uso dentro de InVEST. Todo el enrutamiento del MDE es manejado por PyGeoprocessing que resuelve los sumideros y mesetas hidrológicas y utiliza D8 para enrutar las direcciones del flujo.

Consulte también la sección Trabajar con el MDE de esta guía de uso para obtener más información sobre la preparación de un MDE para su uso en InVEST, y su utilización para crear corrientes y cuencas hidrográficas.

Pasos del modelo

Llenado de fosas

En primer lugar, el modelo rellena las fosas (sumideros hidrológicos) en el MDE. Este paso ayuda a garantizar que todos los píxeles drenen fuera del área definida del ráster.

Calculo de la dirección de flujo

El modelo aplica el algoritmo de enrutamiento D8 al MDE llenado para calcular la dirección en la que fluye el agua de cada píxel.

Detectación de puntos de vertido

Un punto de vertido es un punto en el que el agua fluye fuera del área definida del mapa de dirección del flujo, ya sea fuera del borde del ráster o dentro de un píxel de nodata. Si se selecciona la opción de Detectar Puntos de Vertido, el modelo colocará un punto de vertido en el centro de cada píxel que fluya fuera del borde de la trama o dentro de un píxel nodata. Alternativamente, puede proporcionar su propia capa de puntos de vertido a través del input Salidas de la cuenca.

Ajuste de puntos a la corriente más cercana

Si un elemento de salida no se encuentra directamente en una corriente, se generará una cuenca muy pequeña que no suele ser correcta. DelineateIt puede ajustar los puntos de salida a la corriente más cercana para crear cuencas hidrográficas más sólidas. Para ello, la herramienta construye un mapa de corrientes y, a continuación, reubica los puntos de salida de las cuencas hidrográficas en la corriente más cercana que se encuentre dentro de la distancia de ajuste dada como input al modelo.

Cñalculo de la acumulación de flujo

El modelo calcula la acumulación de flujo a partir del ráster de dirección del flujo utilizando el algoritmo D8. Esto representa la cantidad relativa de agua que drena en un píxel desde su zona pendiente arriba.

Acumulación de flujo en el umbral (UAF)

El modelo identifica las corrientes mediante la determinación del umbral del ráster de acumulación de flujo por el valor UAF. Las áreas con una acumulación de flujo mayor o igual al valor UAF se consideran corrientes.

Delineación de cuencas

El modelo utiliza un algoritmo de delineación D8 para producir un vector de polígonos de las cuencas hidrográficas a partir del ráster de la dirección del flujo y de las geometrías de las salidas de las cuencas (si se proporcionan) o de los puntos de vertido detectados (si se selecciona Detectar puntos de vertido).

Inputs de la herramienta

• Workspace (directory, required): The folder where all the model’s output files will be written. If this folder does not exist, it will be created. If data already exists in the folder, it will be overwritten.

• File Suffix (text, optional): Suffix that will be appended to all output file names. Useful to differentiate between model runs.

• Digital Elevation Model (raster, units: m, required): Map of elevation above sea level.

  Los sumideros hidrológicos y las regiones de meseta plana serán resueltos automáticamente por PyGeoprocessing.

• Detección De Puntos De Vertido (true/false): Detectar los puntos de vertido (salidas de la cuenca) basándose en el MDE, y utilizarlos en lugar de un vector de características de salida proporcionado por la persona usuaria.

  Hay un punto de vertido situado en el centro de cada píxel que fluye fuera del borde del ráster o hacia un píxel nodado. La dirección del flujo se calcula a partir del MDE utilizando el algoritmo D8.

• Puntos De Salida De La Cuenca (vector, point/multipoint/linestring/multilinestring/polygon/multipolygon, conditionally required): A map of watershed outlets from which to delineate the watersheds. Required if Detect Pour Points is not checked.

  Estas geometrías pueden representar puntos de toma de corriente, centros de población, carreteras, límites de municipios u otras características de interés y pueden ser de cualquier tipo de geometría incluyendo puntos, líneas o polígonos. Todos los campos asociados a este vector se copiarán en el vector de la cuenca hidrográfica resultante.

• Omitir Geometrías No Válidas (true/false): Skip delineation for any invalid geometries found in the Outlet Features. Otherwise, an invalid geometry will cause the model to crash.

  El archivo de registro contendrá mensajes de advertencia si se omite alguna geometría. DelineateIt solo puede delinear cuencas hidrográficas a partir de geometrías válidas, por lo que depende de quien usa asegurarse de que todas las geometrías son válidas. Estas pueden resolverse utilizando la herramienta de ArcGIS «Comprobar geometría» o la herramienta de QGIS «Fijar geometrías».

• Ajustar Puntos A La Corriente Más Cercana (true/false): Whether to snap point geometries to the nearest stream pixel. If True, args['flow\_threshold'] and args['snap\_distance'] must also be defined. If a point is equally near to more than one stream pixel, it will be snapped to the stream pixel with the highest flow accumulation value. This has no effect if Detect Pour Points is selected.

  Solo se reubicarán las geometrías POINT o las geometrías MULTIPOINT con un solo punto componente. Todos los demás tipos de geometría no se modificarán. Este input no tendrá efecto si se selecciona Detectar puntos de vertido.

• Threshold Flow Accumulation (number, units: number of pixels, conditionally required): The number of upslope pixels that must flow into a pixel before it is classified as a stream. Required if Snap Points is selected.

  Los valores más pequeños de este umbral producen corrientes con más afluentes, los valores más grandes producen corrientes con menos afluentes.

• Distancia De Ajuste (number, units: number of pixels, conditionally required): Maximum distance to relocate watershed outlet points in order to snap them to a stream. Required if Snap Points is selected.

  Tenga en cuenta que se trata de una distancia en píxeles, no en metros, así que escale esto según el tamaño de sus píxeles.

Resultados de la herramienta

Todos los resultados se pueden encontrar en el directorio Workspace (Espacio de trabajo) indicado anteriormente. Incluyen:

• watersheds.gpkg Un vector de GeoPackage que define las áreas que se encuentran aguas arriba de los puntos de salida de la instantánea, donde el área aguas arriba es definida por la implementación del algoritmo de flujo D8 en PyGeoprocessing.

• snapped_outlets.gpkg Un vector que indica dónde se han ajustado los puntos de salida (solo geometrías de puntos) basándose en los valores de Acumulación de flujo de umbral y Distancia de píxeles para ajustar los puntos de salida. Cualquier geometría que no sea de puntos también se habrá copiado en este vector, pero no se habrá alterado.

• preprocessed_geometries.gpkg Un vector que contiene solo las geometrías que el modelo puede verificar que son válidas. Las geometrías que aparecen en este vector serán las que se pasen a la delineación de la cuenca.

• streams.tif Un vector que contiene solo las geometrías que el modelo puede verificar que son válidas. Las geometrías que aparecen en este vector serán las que se pasen a la delineación de la cuenca.

• filled_dem.tif El DEM, pero con los sumideros hidrológicos llenados.

• flow_direction.tif El ráster de dirección del flujo D8, creado a partir del MDE rellenado.

• flow_accumulation.tif El ráster de acumulación de flujo D8, creado a partir de flow_direction.tif.

Referencias

PyGeoprocessing https://github.com/natcap/pygeoprocessing