Untersuchen von digitalen Höhenmodellen (DEM)
Digitale Daten von der Form der Erdoberfläche sind am häufigsten zellenbasierte digitale Höhenmodelle (DEMs). Diese Daten werden als Eingabe verwendet, um die Eigenschaften der Landoberfläche zu quantifizieren.
Ein DEM ist eine Raster-Darstellung einer kontinuierlichen Oberfläche, die gewöhnlich auf die Erdoberfläche verweist. Die Genauigkeit dieser Daten ist vor allem von der Auflösung (Abstand zwischen Referenzpunkten) abhängig. Andere Faktoren, die sich auf die Genauigkeit auswirken, sind der Datentyp (Ganzzahl oder Gleitkomma) und die tatsächliche Erfassung der Oberfläche beim Erstellen des ursprünglichen DEMs.
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Visualisierung einer Raster-DEM-Oberfläche. |
Fehler in DEMs werden in der Regel als Senken oder Spitzen klassifiziert. Eine Senke ist eine von höheren Höhenwerten umgebene Fläche, die auch als Mulde oder Grube bezeichnet wird. Dies ist eine Fläche mit interner Drainage. In manchen Fällen sind die Senken natürlichen Ursprungs, insbesondere in Gletscher- oder Karstgebieten (Mark 1988). Viele der Senken sind jedoch Unregelmäßigkeiten im DEM. Eine Spitze oder ein Höhepunkt ist ein Gebiet, das von Zellen mit niedrigeren Werten umgeben ist. Diese Features kommen häufiger natürlich vor und haben geringere Auswirkungen auf die Berechnung der Fließrichtung.
Fehler dieser Art, vor allem Senken, sollten entfernt werden, bevor Oberflächeninformationen abgeleitet werden. Da es sich bei Senken um Flächen mit interner Drainage handelt, kann keine Route für abfließendes Wasser erstellt werden.
Die Anzahl der Senken in einem bestimmten DEM ist normalerweise höher, wenn das DEM eine gröbere Auflösung hat. Eine andere häufige Ursache für Senken ist das Speichern von Höhendaten als Ganzzahl. Das kann vor allem in Bereichen mit niedrigen vertikalen Reliefs ein Problem sein. Es ist nicht ungewöhnlich, wenn es sich bei 1 Prozent der Zellen in einem DEM mit einer Auflösung von 30 Metern um Senken handelt. In einem DEM mit 3 Arc-Sekunden kann sich dieser Wert um bis zu 5 Prozent erhöhen.
DEMs können auch erkennbare Striping-Artefakte enthalten, die das Ergebnis systematischer Erfassungsfehler beim Erstellen des DEMs sind. Dies ist auch am deutlichsten bei Ganzzahl-Daten in ebenen Flächen erkennbar.
Die Werkzeuge für die hydrologische Analyse sind auf das Modellieren der Fließkonvergenz in einer Oberfläche mit natürlichem Terrain ausgerichtet. Es wird angenommen, dass die Oberfläche ausreichend vertikales Relief aufweist, sodass ein Fließpfad ermittelt werden kann. Die Werkzeuge funktionieren unter der Annahme, dass Wasser in jede einzelne Zelle von vielen benachbarten Zellen fließen, aber nur durch eine Zelle abfließen kann.