从高分辨率LiDAR DEM创建精确的排水网络（和集水区）的方法？

这不是我第一次偶然发现这个问题。看来我无法从全分辨率（1m个像元）的LiDAR数据中生成正确的排水网络模型和集水区。

当我对LiDAR数据集进行泛化，将其转换为整数DEM并填充接收器时，一切都很好，并且我可以轻松创建看起来非常泛化的模型。但是，我想为大型地图生成详细的站点模型，而这正是我遇到的问题。

我应该指出，大多数问题发生在平坦地区。

我希望排水管网能够准确地跟踪地形，但是当我使用整数DEM输入创建排水管网时，生成的流非常普通，并且经常在不应该连接的区域“断开连接”。溪流甚至没有紧紧跟随地形中的自然山脊。还有很多“孤立”或“无处可去”的细分。当我使用浮点DEM输入时，生成的排水网络是详细而准确的，但与孤立流的连接非常疏离，成簇且“乱丢”。

我怀疑我的问题出在数据准备中。整数vs浮点栅格DEM输入，正确填充汇等，还是我必须以某种方式处理表面数​​据才能首先创建“水文学上正确的”输入DEM？

有人可以描述使用高分辨率LiDAR创建连续排水网络和集水区的正确方法吗？

就目前而言，我从整数DEM输入创建模型方面取得了更大的成功。但是，这对于详细的大规模分析而言并不理想：

第一个附加图像是由整数DEM输入生成的模型。圈出了几个明显的问题区域。请注意，实际上似乎是主要排水通道中有溪流。我添加了一个非常通用的流版本。

编辑：正如我已经提到的，我已经从整数DEM输入创建模型取得了更大的成功。以下屏幕截图说明了为什么会这样。尽管整数DEM输入存在许多问题（如上所示），但它仍会产生排水网络，尽管不符合地形特征，但排水网络的连通性较小。正如您在下面的图像中直接看到的那样，使用浮点DEM输入会生成一个非常断开的群集网络，上面充满了小的孤立段。

从浮点DEM生成的流量累积栅格

由整数DEM生成的流量累积栅格

据我推断，这两种方法均会产生截然不同的结果，这两种方法都无法用于详细的模型。

编辑：我为使这篇文章越来越长而道歉（也许我没有用英语清楚地表达自己）为了进一步说明使用浮点DEM作为输入的问题，我将附加结果流链接输出以及结果分水岭。我期望的是一个连续的河流网络，整个盆地覆盖的整个区域相互流入。

从浮点输入DEM产生的Stream Link：

从浮点输入DEM产生的流域盆地：

这是一个示例（附近区域，相同的数据），其中流域的整个流向由于使用整数DEM输入而发生了变化：红色箭头是模型的流向，蓝色箭头指示实际流向。（蓝线-实际流，红色网络是LiDAR派生的流网络Strahler顺序）

数据链接：https : //www.yousendit.com/download/MEtSOGNVNXZvQnRFQlE9PQ （将于2011年5月13日到期）

您是否考虑过使用GRASS GIS分析？我有经验，GRASS算法在水文学分析方面具有很好的准确性。例如，我想在DTM上生成分辨率为5x5m的排水网络之类的东西。我已经比较了ArcMap中的工具（包括ArcHydro Tools），您可以在第一张图片（红线）上查看结果。然后，我尝试使用GRASS GIS函数'r.stream.extract'，结果如图2所示（红线）。两条排水管线的导管面积均为3公顷。

确实有所不同，并且与真实流相比具有相当的准确性（图3，真实流为蓝色）。而且GRASS GIS具有许多水文工具，即用于生成集水区的工具。

就生成水文正确的高程模型（也称为排水强制模型）而言，据我所知仍然是最好的。该程序用于生成加拿大国家海拔数据集（CDED，讽刺地存储为整数米）。此外，ArcGIS中的TopoToRaster工具在后台使用Anudem（修订版或落后版本三级）。

USGS针对美国模型使用了另一个程序，AverStar的Delta3D，但是当我询问（十年前）时，它是一个自定义程序，并没有现成的（尽管有几十万种，他们已经适应了我们的需求） ）。

我不知道用于生成排水强制高程模型的任何其他工具，但我很想听听它们。

回到大学时，我从事的项目做得很好。我不是水文学家，也没有完成项目（已毕业），但是您可能需要检查一下：

TauDEM 5.0

我记得，它运作得很好。它是一个免费工具，可能正是您所需要的。

编辑：仔细阅读您的问题后，我相信这正是您需要的工具。正如您所描述的，它没有断开连接，所有流向下游继续，即没有孤立的流。大多数DEM仅使用N，E，S，W和NE，SE，SW，NW 8个可能的方向来计算流向。这导致不自然的流动。TauDEM具有加权方向，可以360度流动。它将具有更自然的流动，我认为它会更准确。

另外，如果您有多个核心，它将利用它们。使用高分辨率LiDAR，TauDEM应该可以相当迅速地处理您需要的内容。

谢谢大家的贡献。我已经得出结论，全分辨率LiDAR表面不适用于这种类型的分析。

专门针对使用整数或浮点数的问题：整数最适合于速度，存储，并避免了由于舍入误差引起的某些漂移。但是，在使用整数时，请勿将米用作Z（高程）值！将垂直单位更改为厘米或毫米，或将其保持为米，并缩放具有相同效果的值（乘以100或1000）。如果那不可行，请使用浮点数。

坡度和坡向分析以及其他二阶和三阶导数对基于米的整数高程的原始性特别敏感。这确实是不好的做法，但这也是标准做法。

请参阅“ 地形分析：原理和应用（John Peter Wilson和John C. Gallant）”，尤其是在第2.7.2节“ 高程单位和垂直精度 ”和“数字高程模型的地貌特征（Jo Wood）”中，搜索“整数舍入”。这些文件都很重要。我首先通过有关使用ANUDEM软件为澳大利亚建立第一个大陆高程模型（约2000年）的文档中的问题进行了简洁明了的描述，从而意识到了该问题，但是我现在无法找到它。

不知道这是否有帮助，但我不久前在水电网络上写了一篇博客，内容为1cm LIDAR DEM。可能有一些掘金给您。

http://www.thadwester.com/1/post/2011/03/hydrologic-networks.html

只是想我会在这里添加更多要考虑的内容。我现在在质疑流域盆地的划定过程是否可行。我有一个已经手动编辑的模型，并且不断遇到错误的地方。我认为我完全不能依靠ArcGIS计算机生成的模型...