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Brûler le réseau routier en DEM ?


Quelqu'un a-t-il des suggestions pour graver un réseau routier dans un DEM ? J'ai un script Python écrit pour cette exécution dans ArcMap, mais j'aimerais savoir si quelqu'un connaît des boîtes à outils disponibles gratuitement qui pourraient avoir des options/paramètres plus compliqués (comme la suppression d'une plus grande élévation ou d'un chemin plus large en raison au type de route - c'est-à-dire différentes "options de brûlage pour les petites routes de campagne par rapport aux grands boulevards urbains).

Je prévois d'utiliser cet ensemble de données national Tiger/Line : https://www.census.gov/geo/maps-data/data/tiger-line.html

Si quelqu'un a des commentaires généraux sur l'utilisation de cet ensemble de données, ou s'il peut y en avoir un meilleur, je suis tout ouïe. Par exemple, les routes de cet ensemble de données semblent être décomposées en différents degrés de résolution - toutes les routes au niveau des fichiers de formes au niveau du comté, les routes principales et secondaires au niveau des fichiers de formes au niveau de l'État et les routes principales au fichier de formes au niveau national. Je pense que pour obtenir la couverture que je veux, je devrais fusionner toutes ces données au niveau du comté pour l'ensemble des États-Unis.


L'aspect de la question abordée par cette réponse concerne un moyen efficace de brûler largeur-variable tampons dans un DEM. Bien que cela puisse évidemment être fait en extrayant chaque type de route, en le mettant en mémoire tampon et en fusionnant les ensembles de données résultants, il existe un meilleur moyen.

L'objectif immédiat est de créer une grille d'indicateurs 0-1 indiquant où graver le DEM. Après cela, les calculs sont simples et efficaces.

Pour illustrer l'idée, supposons qu'il n'y ait que deux types de routes, « principale » et « secondaire », disons, et que vous souhaitiez (a) indiquer les cellules par lesquelles passe une route principale ou secondaire et (b) également indiquer les cellules adjacentes à un route principale. Il s'agit, en effet, d'une zone tampon variable dont la largeur typique est d'environ 1/2 cellule pour les routes secondaires et 3/2 pour les routes principales.

La solution se compose de deux parties. Première, convertissez les données des routes au format raster. Représentez les routes principales avec des valeurs de 9, les routes secondaires avec des valeurs de 1, et tout le reste avec des valeurs de 0. (Les origines de ces valeurs deviendront apparentes au fur et à mesure que nous avançons.) Partout où deux routes se croisent, utilisez la plus grande des deux valeurs .

Seconde, calculez un somme focale pondérée de ce raster. (Les sommes focales pondérées peuvent être calculées incroyablement rapidement, même pour les grands voisinages. À mesure que le calcul et le traitement parallèle s'amélioreront à l'avenir, celles-ci resteront parmi les opérations les plus rapides possibles sur les rasters.) Les pondérations seront définies sur un voisinage 3 par 3 comme donné par ce tableau :

1 1 1 1 9 1 1 1 1

Sélectionnez toutes les sommes focales de 9 ou plus : il s'agit du tampon variable.

L'effet, comme vous pouvez facilement le vérifier, est le suivant :

  • Toutes les cellules centrales avec une valeur de 1 ou plus contribueront au moins 9 fois leur valeur, se terminant ainsi par la sortie. Ainsi, toutes les cellules traversées par une route seront incluses.

  • Tous les quartiers qui incluent une cellule de valeur 9 auront des sommes focales d'au moins 9 et se termineront également dans la sortie. Ainsi, toutes les cellules adjacentes à un primaire la route sera incluse.

  • Cependant, lorsqu'une cellule est adjacente (mais ne couvre pas) uniquement les routes secondaires, la somme focale ne peut pas dépasser 1 * (1 + 1 +… + 1) = 8. Le premier "1" est la valeur d'une route secondaire et la somme "(1 + 1 +… + 1)" est la somme de tous les poids de quartier qui n'incluent pas le carré central. Ainsi, de telles cellules seront ne pas être compris.

C'est exactement comme souhaité. Vous pouvez voir d'où venaient le poids central de 9 et la valeur principale de 9 : il devait dépasser la somme des poids dans toutes les cellules de bord et de coin, qui ont reçu arbitrairement la valeur 1. Toute valeur supérieure à 8 aurait fonctionné.

Comme autre exemple, qu'il y ait trois niveaux de routes : primaire, secondaire et tertiaire. Supposons que vous vouliez un tampon de cellules 5/2 du primaire, un tampon de cellules 3/2 du secondaire et un tampon de cellules 1/2 des routes tertiaires. Un voisinage raisonnable, et ses poids, est

0 1 1 1 0 1 109 109 109 1 1 109 981 109 1 1 109 109 109 1 0 1 1 1 0

L'exemple précédent a été multiplié par 109 = 12*9 + 1 et bordé par des 1 et des 0 (les 0 sont trop éloignés du centre pour être intéressants). Les valeurs à donner aux routes sont désormais

tertiaire : 1 secondaire : 9 = 9*1 = (8)*1 + 1 primaire : 981 = 12*9 + 8*(12*9+1) + 1

Cette fois, comparez la somme focale pondérée à 981. Comme précédemment, vous pouvez voir que les endroits où la somme est égale ou supérieure à 981 sont précisément ces cellules qui sont soit (a) sur n'importe quel type de route (car le poids central est 981) ou (b) à côté d'une route principale ou secondaire (parce que 9 fois l'un des poids moyens est 981) ou (c) à moins de deux cellules d'une route principale (parce que 981 fois l'un des poids non nuls est au moins 981) . Aucune combinaison de routes secondaires le long de la frontière avec des routes tertiaires hors du centre ne peut dépasser 980 = 8*109 + 12*9.

La même technique peut être étendue pour s'appliquer à de longs niveaux de types de routes et à des rayons tampons arbitraires, à condition seulement que des rayons plus grands correspondent aux classes de routes supérieures (qui définiront plus ou moins la classe de route en premier lieu). De cette manière, un nombre potentiellement important d'opérations d'extraction-tampon-recombinaison est remplacé par une seule opération de comparaison de somme focale. Cela pourrait être avantageux lorsque l'on travaille à l'échelle nationale : pour que les tampons variables aient beaucoup de sens, la taille des cellules serait de l'ordre de dizaines de mètres, ce qui conduirait à un raster de dizaines ou de centaines de des milliards de cellules (aux États-Unis continentaux, de toute façon). L'efficacité de calcul sera importante.


J'attribuerais d'abord une élévation à votre réseau routier en créant un nouveau champ dans vos données vectorielles et en le remplissant avec la valeur d'élévation souhaitée de vos routes.

Ensuite, convertissez-le en raster en utilisant votre DEM existant en tant que 'maître raster' - c'est-à-dire. utiliser la même taille de cellule, étendue, raster d'accrochage, etc.

Vous avez maintenant votre réseau routier sous forme de trame, avec les valeurs comme l'altitude que vous avez définie précédemment.

Ensuite, utilisez l'outil Mosaïque, qui a une option pour le « type de mosaïque ». Cela dit essentiellement, dans la liste des rasters que vous allez mosaïquer (c'est-à-dire les couches dans la boîte de dialogue), quel raster voulez-vous définir la valeur de la cellule en cours d'écriture.

Donc - si vous placez votre raster Road en premier dans la liste, puis votre DEM en second, choisissez la "première" option dans le "type de mosaïque", et comme tous vos rasters ont la même taille de cellule, la même étendue, etc., vous brûlerez votre trame routière dans votre DEM !


Voici quelques approches alternatives au même problème :

L'algorithme d'application des routes (REA) présenté dans cet article manipule les matrices de direction d'écoulement aux côtés des caractéristiques linéaires du paysage (c'est-à-dire les routes) en faisant converger les modèles d'écoulement vers les dépressions.

http://www.spatialhydrology.net/index.php/JOSH/article/view/19

Et cet article présente un logiciel open source, GeoNET, qui ne résout le problème qu'à petite échelle :

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364815216301219

J'espère que cela t'aides.


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