Topo zu Raster (Spatial Analyst)
Zusammenfassung
Interpoliert eine hydrologisch korrekte Raster-Oberfläche anhand von Punkt-, Linien- und Polygondaten.
Weitere Informationen zur Funktionsweise von "Topo zu Raster"
Verwendung
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Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn alle Eingabedaten im selben planaren Koordinatensystem gespeichert sind und über dieselben Z-Einheiten verfügen. Nicht projizierte Daten (Längengrad-Breitengrad) können verwendet werden; allerdings sind die Ergebnisse eventuell weniger genau, insbesondere bei hohen Breitengraden.
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Bei Topo zu Raster werden nur vier Eingabedatenpunkte für die Interpolation der einzelnen Ausgabezellen verwendet. Alle weiteren Punkte werden ignoriert. Wenn vom Algorithmus zu viele Punkte gefunden werden, kann die Fehlermeldung angezeigt werden, dass das Punkt-Dataset zu viele Punkte enthält. Die maximale Anzahl von verwendbaren Punkten ist NRows x NCols, wobei NRows die Anzahl der Zeilen im Ausgabe-Raster und NCols die Anzahl der Spalten ist.
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Wenn als Eingabe-Feature-Typ "CONTOUR" verwendet wird, erzeugt der Algorithmus zuerst eine generalisierte Morphologie der Oberfläche basierend auf der Krümmung der Konturlinien. Anschließend implementiert der Algorithmus die Konturlinien als Quelle für Höheninformationen. Konturlinien sind am besten für Daten im großen Maßstab geeignet, bei denen die Konturlinien und Ecken zuverlässige Indikatoren für Wasserläufe und Bergrücken sind. Bei kleineren Maßstäben kann es ebenso wirkungsvoll und kostengünstiger sein, die Eckpunkte der Konturlinien zu digitalisieren und diese als Eingabe-Point-Feature-Class zu verwenden.
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Das Abbilden von aufgefächerten Flussläufen oder das Verwenden von Arcs zum Abbilden von zwei Seiten eines Wasserlaufes liefert ggf. keine zuverlässigen Ergebnisse. Wasserlaufdaten haben stets Priorität vor Punkt- oder Konturliniendaten. Daher werden alle Höhendatenpunkte ignoriert, die nicht dem Gefälle der Gewässer entsprechen. Wasserlaufdaten bieten eine gute Möglichkeit, der Interpolation topographische Informationen hinzuzufügen, wodurch die Qualität des Ausgabe-DEM zusätzlich sichergestellt wird.
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Einige typische Werte für die Einstellungen Toleranz 1 und Toleranz 2 sind beispielsweise:
- 5,0 und 200,0 für Punktdaten bei einem Maßstab von 1:100.000.
- 10,0 und 400,0 für weniger dichte Punktdaten bei einem Maßstab von bis zu 1:500.000.
- 5,0 und 100,0 für Konturliniendaten mit einem Konturlinienabstand von 10.
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Um das Experimentieren mit den Eingaben und Parametern zu erleichtern, erstellen Sie im Dialogfeld Topo zu Raster eine Ausgabe-Parameterdatei, die in einem Texteditor bearbeitet und als Eingabe für das Werkzeug Topo zu Raster aus Datei verwendet werden kann.
"Topo zu Raster" ist eine speicherintensive Anwendung. Daher können keine großen Ausgabe-Raster erstellt werden. Verwenden Sie den MARGIN-Parameter, wenn eine große Ausgabe erforderlich ist.
Syntax
| Parameter | Erläuterung | Datentyp |
in_topo_features topo_input |
Die Topo-Klasse gibt die Eingabe-Features mit den Z-Werten an, die in ein Oberflächen-Raster interpoliert werden. Sechs verschiedene Datentypen sind als Eingabe für die Topo-Klasse zulässig: TopoPointElevation, TopoContour, TopoStream, TopoSink, TopoBoundary, TopoLake.
Für die Feature-Eingabe-Typen "PointElevation", "Contour" und "Sink" kann ein Feld angegeben werden, dass die Z-Werte enthält. Für die Eingabetypen "Boundary", "Lake" oder "Stream" gibt es keine Option "Field". | TopoInput |
cell_size (optional) |
Die Zellengröße im zu erstellenden Ausgabe-Raster. Dies ist der Wert in der Umgebung, wenn dieser explizit festgelegt wurde. Andernfalls wird die Breite oder Höhe (der kleinere Wert von beiden) der Ausdehnung der Eingabe-Punkt-Features im Eingaberaumbezug dividiert durch 250 verwendet. | Analysis Cell Size |
extent (optional) |
Die Klasse Ausdehnung gibt die Ausdehnung des Ausgabe-Raster-Datasets an. Die Interpolation des Ausgabe-Rasters erstreckt sich bis zu den XY-Grenzen. Zellen außerhalb dieser Ausdehnung sind "NoData". Für optimale Interpolationsergebnisse entlang der Ränder des Ausgabe-Rasters müssen die XY-Grenzwerte um mindestens 10 Zellen auf jeder Seite kleiner sein als die Ausdehnung der Eingabedaten. Die Klasse Ausdehnung weist folgendes Format auf:
Die Standardausdehnung ist die kleinste aller Ausdehnungen der Eingabe-Feature-Daten. | Extent |
Margin margin (optional) |
Entfernung in Zellen für die Interpolation über die angegebene Ausgabeausdehnung und -grenze hinaus. Der Wert muss größer oder gleich 0 (null) sein. Der Standardwert ist 20. Wenn die Feature-Datasets Ausdehnung und TopoBoundary der Grenze der Eingabedaten entsprechen (Standardeinstellung), stimmen Werte, die entlang des Randes des DEM interpoliert werden, nicht gut mit angrenzenden DEM-Daten überein. Der Grund hierfür ist, dass sie mit der Hälfte der Daten interpoliert wurden wie die Punkte innerhalb des Rasters, die an allen Seiten von Eingabedaten umgeben sind. Die Option Rand ermöglicht, dass Daten außerhalb dieser Grenzen für die Interpolation verwendet werden können. | Long |
minimum_z_value (optional) |
Der minimale, für die Interpolation verwendete Z-Wert. Der Standardwert ist 20 % niedriger als der kleinste aller Eingabewerte. | Double |
maximum_z_value (optional) |
Der maximale, für die Interpolation verwendete Z-Wert. Der Standardwert ist 20 % größer als der größte aller Eingabewerte. | Double |
enforce (optional) |
Der Typ der umzusetzenden Drainage-Durchführung. Die Drainage-Durchführung kann so festgelegt werden, dass versucht wird, alle Senken bzw. Mulden zu entfernen, damit ein hydrologisch korrektes DEM erstellt werden kann. Wenn Senkenpunkte in den Eingabe-Feature-Daten explizit identifiziert wurden, werden diese Senken nicht aufgefüllt.
| String |
data_type (optional) |
Der vorherrschende Höhendatentyp in den Eingabe-Feature-Daten.
Das Angeben der relevanten Option optimiert die Suchmethode, die während der Erstellung von Wasserläufen und Bergrücken verwendet wird. | String |
maximum_iterations (optional) |
Die maximale Anzahl von Interpolationsiterationen. Die Anzahl an Iterationen muss größer 0 sein. Der Standardwert 40 ist normalerweise für Konturlinien- und Liniendaten ausreichend. Bei Wahl des Wertes 30 werden weniger Senken entfernt. Gelegentlich können höhere Werte (45 bis 50) nützlich sein, um mehr Senken zu entfernen oder mehr Bergrücken und Wasserläufe zu bestimmen. Die Iteration endet für jede Raster-Auflösung, wenn die maximale Anzahl an Iterationen erreicht wurde. | Long |
roughness_penalty (optional) |
Die integrierte quadrierte zweite Ableitung als Maß der Rauigkeit. Der Rauigkeitsbeiwert muss größer gleich 0 sein. Wenn für den primären Eingabedatentyp "CONTOUR" angegeben wurde, wird der Standardwert 0 verwendet. Wenn für den primären Datentyp "SPOT" angegeben wurde, wird der Standardwert 0,5 verwendet. Höhere Werte werden in der Regel nicht empfohlen. | Double |
discrete_error_factor (optional) |
Dieser Faktor dient dem Anpassen des Glättungsumfangs, wenn die Eingabedaten in ein Raster konvertiert werden. Der Wert muss größer 0 sein. Der normale Anpassungsbereich liegt zwischen 0,5 und 2. Der Standardwert ist 1. Bei einem kleineren Wert ist die Datenglättung geringer, bei höheren Werten ist sie größer. | Double |
vertical_standard_error (optional) |
Die Menge an Zufallsfehlern in den Z-Werten der Eingabedaten. Der Wert muss größer gleich 0 sein. Die Standardeinstellung ist 0. Der vertikale Standardfehler kann auf einen kleinen positiven Wert festgelegt werden, wenn die Daten signifikante (nicht systematische) vertikale Zufallsfehler mit einheitlicher Varianz aufweisen. Legen Sie in diesem Fall den vertikalen Standardfehler auf die Standardabweichung dieser Fehler fest. Bei den meisten Höhen-Datasets wird für diesen Parameter der Wert 0 verwendet. Sie können jedoch auch einen kleinen positiven Wert angeben, um beim Rastern von Punktdaten mit Wasserlaufdaten die Konvergenz zu stabilisieren. | Double |
tolerance_1 (optional) |
Diese Toleranz gibt die Genauigkeit und Dichte der Höhenpunkte in Bezug zur Oberflächendrainage an. Legen Sie für Punkt-Datasets die Toleranz auf den Standardfehler der Höhendaten fest. Wählen Sie für Konturlinien-Datasets die Hälfte des durchschnittlichen Konturlinienintervalls. Der Wert muss größer gleich 0 sein. Beim Datentyp "CONTOUR" ist der Standardwert 2,5, beim Datentyp "SPOT" 0. | Double |
tolerance_2 (optional) |
Diese Toleranz verhindert die Drainage-Durchführung aufgrund unrealistisch hoher Barrieren. Der Wert muss größer 0 sein. Beim Datentyp "CONTOUR" ist der Standardwert 100, beim Datentyp "SPOT" 200. | Double |
out_stream_features (optional) |
Die Ausgabe-Line-Feature-Class der Wasserlauf-Polylinien-Features und Bergrücken-Linien-Features. Die Linien-Features werden zu Beginn des Interpolationsprozesses erstellt. Diese Feature-Class stellt die allgemeine Morphologie der Oberfläche für die Interpolation bereit. Durch Vergleiche mit bekannten Wasserlauf- und Bergrückendaten kann der Benutzer mit ihrer Hilfe prüfen, ob Drainage und Morphologie korrekt sind. | Feature Class |
out_sink_features (optional) |
Die Ausgabe-Point-Feature-Class der verbleibenden Punkt-Features für Senken. Dies sind die Senken, die nicht in den Eingabe-Feature-Daten der Senke angegeben und die nicht während der Drainage-Durchführung entfernt wurden. Durch Anpassen der Werte für tolerance_1 und tolerance_2 kann die Anzahl der verbleibenden Senken reduziert werden. Verbleibende Senken sind häufig ein Hinweis auf Fehler in den Eingabedaten, die der Drainage-Durchführungsalgorithmus nicht beheben konnte. Dies ist ggf. eine effiziente Möglichkeit zum Entdecken feiner Höhenfehler. | Feature Class |
out_diagnostic_file (optional) |
Die Ausgabe-Diagnosedatei mit allen verwendeten Eingaben und Parametern sowie der Anzahl der Senken, die bei jeder Auflösung und Iteration entfernt wurden. | File |
out_parameter_file (optional) |
Die Ausgabe-Parameterdatei mit allen verwendeten Eingaben und Parametern, die zusammen mit Topo zu Raster aus Datei für eine weitere Interpolation verwendet werden kann. | File |
Rückgabewert
| Name | Erläuterung | Datentyp |
| out_surface_raster |
Das Ausgabe-Raster für die interpolierte Oberfläche. | Raster |
Codebeispiel
In diesem Beispiel wird ein hydrologisch korrektes TIFF-Oberflächen-Raster anhand von Punkt-, Linien- und Polygondaten erstellt.
import arcpy
from arcpy import env
from arcpy.sa import *
env.workspace = "C:/sapyexamples/data"
outTTR = TopoToRaster([TopoPointElevation([['spots.shp', 'spot_meter']]),
TopoContour([['contours.shp', 'spot_meter']])], 60,
"#", "#", "#", "#", "NO_ENFORCE")
outTTR.save("C:/sapyexamples/output/ttrout.tif")
In diesem Beispiel wird ein hydrologisch korrektes Grid-Oberflächen-Raster anhand von Punkt-, Linien- und Polygondaten erstellt.
# Name: TopoToRaster_Ex_02.py
# Description: Interpolates a hydrologically correct surface
# from point, line, and polygon data.
# Requirements: Spatial Analyst Extension
# Import system modules
import arcpy
from arcpy import env
from arcpy.sa import *
# Set environment settings
env.workspace = "C:/sapyexamples/data"
# Set local variables
inPointElevations = TopoPointElevation([['spots.shp', 'spot_meter'],
['spots2.shp', 'elev']])
inBoundary = TopoBoundary(['boundary.shp'])
inContours = TopoContour([['contours.shp', 'spot_meter']])
inLake = TopoLake(['lakes.shp'])
inSinks = TopoSink([['sink1.shp', 'elevation'], ['sink2.shp', 'none']])
inStream = TopoStream(['streams.shp'])
inFeatures = ([inPointElevations, inContours, inLake, inBoundary, inSinks])
# Check out the ArcGIS Spatial Analyst extension license
arcpy.CheckOutExtension("Spatial")
# Execute TopoToRaster
outTTR = TopoToRaster(inFeatures)
# Save the output
outTTR.save("C:/sapyexamples/output/ttrout03")