窪地の特定の仕組み
Spatial Analyst ライセンスで利用可能。
氾濫原を描写して水資源を管理するには、正確な河川データを取得して陸地における水の移動を把握することが不可欠です。 通常は、このために DEM (数値標高モデル) から水理情報を抽出します。 ただし、DEM は一般にリモート センシング データから作成され、このデータには、上空から確認できない物理的な地形の要素は取り込まれていません。 暗渠などの雨水インフラストラクチャーやその他の地下インフラストラクチャーはこのデータに含まれていません。 DEM だけを解析した場合、地下の水路に関する情報が欠落していることにより、解析で水の途絶として現れることがありますが、これは実世界の挙動を反映したものではありません。 流れが途絶えたエリアを見つけることで、DEM をより適切に調整することができます。
窪地の特定 ツールは、水の流れが途絶える可能性がある、周囲の土地より地形的に低いエリアを特定します。 このツールでは、空間的な特性に基づいてこれらのエリアをフィルターすることができます。 このツールの出力には、さらなるフィルターに使用可能な情報も含まれています。
このツールは、DEM サーフェスを入力として使用して、これらのエリアを定義するポリゴンを作成します。 このようなエリア (窪地とも呼ぶ) は、周囲よりも地形的に低くなっています。 このツールでは、それぞれの窪地に関連付けられたポイントを作成することもでき、さらなるフィルターにこれらを使用できます。
窪地の検出方法
窪地は、元の DEM を平滑化バージョンの DEM と比較することによって検出されます。 平滑化バージョンの DEM を作成するため、内部で フィル ツールが使用されます。 この後、平滑化バージョンから元の DEM が差し引かれます。 DEM を平滑化したときに値が変化したセルが窪地セルです。 元の DEM から平滑化済み DEM を差し引くと、これらのセルによって 0 より大きい値が生成されます。
シンクと窪地の平滑化の詳細については、フィルの詳細をご参照ください。
存在しうるすべての窪地が検出されると、境界のスムージング ツールを使用してそのエッジがスムージングされます。 この後、オプションの解析パラメーターの値に基づいて窪地がフィルターされます。 オプションの解析パラメーターには、窪地ジオメトリーと、窪地とその周囲の環境との関係という、2 つの概念グループがあります。 窪地とその周囲との関係には、下流接続ポイントや道路への近さも含まれます。
窪地がフィルターされた後、最終出力が返されます。 フィルター処理とこのツールの出力について、以下でさらに詳しく説明します。
窪地ジオメトリーによるフィルター
窪地の大きさを制御する 2 つのパラメーターがあります。 最大深さが 最小深さ の値より小さい窪地は除外されます。 面積が 最小面積 パラメーターの値より小さい窪地も除外されます。 最大深さと面積がこれらの値より大きい窪地だけが出力に含まれます。
ここで窪地と見なされる面積は、窪地の表面の面積であり、言い換えれば、窪地が占める土地の面積、あるいは上空から見下ろした池の面積のことです。
Z 単位 パラメーター値を指定することで、深さの計算と 最小深さ の適用が適切に行われるようになります。 必要な場合、最小深さ パラメーターの値が Z 単位 パラメーターの単位に変換されます。
下流接続によるフィルター
窪地とその周囲との関係から、役立つ情報が与えられることがあります。 暗渠は、一般に、比較的短く、道路の近くにあります。 残りのオプションの解析パラメーターによって距離を指定することで、窪地が下流接続または道路からどれだけ離れているかを絞り込むことができます。
下流接続は、窪地内の最低標高セルより標高が低い、窪地のエッジに最も近いセルとして定義されます。 下流接続が 接続までの最大距離 パラメーター値より離れている窪地は除外されます。 この距離は、窪地のエッジにあるセルの中心から、適切な標高値を持つ、最初に検出された最も近いセルの中心までの距離です。
以下の図 2 は、図 1 で検出された窪地の例で標高が最も低いセルを示しています。 最低標高セルの標高値は 3 なので、下流接続セルの標高は 3 未満でなければなりません。 標高が 3 未満の最も近いセルは、標高値が 2 のセルです。 このセルは下流接続位置を表しています。
図 2 でハイライト表示されているセル間の距離は、窪地のエッジにある最も近いセルの中心から下流接続のセルの中心までの距離を測定したものです。 図 3 はこの距離を表したものであり、この例では、距離は 17 の平方根、つまり約 4.12 セル幅です。 このため、接続までの最大距離 パラメーターの値が 4.12 セル未満である場合、その窪地は出力に含まれません。
道路への近さによるフィルター
窪地は、下流接続だけでなく、道路への近さによってもフィルターできます。 暗渠は水の経路を道路下に導くために使用されるため、一般に、道路のすぐ近くにあります。
道路データを利用可能な場合、入力道路ラスターまたはフィーチャ パラメーターで指定できます。 道路データをフィーチャ レイヤーとして提供した場合、入力サーフェス ラスター のセル サイズを使用してラスター形式に変換されます。 セル サイズが標高ラスターと異なるラスターとして道路データを提供した場合、入力サーフェス ラスター のセル サイズに合わせてリスケールされます。
道路までの最大距離 パラメーターは、道路データが指定されている場合にのみ適用できます。 道路までの最大距離 パラメーターより道路から離れている窪地は除外されます。
上の図の窪地の例では、道路が窪地のすぐ下にあります。 図 4 に道路を示します。 窪地から道路までの距離は、窪地のエッジにあるセルの中心から道路のセルの中心までの距離です。 この例で測定される距離は 1 セルです。
出力窪地と出力接続ポイント
オプションの解析パラメーターで設定した条件をすべて満たす窪地のみが 出力窪地ポリゴン パラメーター値に格納されます。 これらのポリゴン内のフィールドには、さらなるフィルターに使用可能な追加の情報が含まれています。 これらのフィールドで提供される情報のタイプには、窪地の面積と体積が含まれます。 該当する場合は、下流接続ポイントまでの距離、および最も近い道路までの距離も含まれます。 距離値が格納されるフィールドの単位はメートルであり、セルの中心から計算されます。
追加のオプションのパラメーター 出力接続ポイント を使用できます。 この出力には、出力されたすべての窪地について、各窪地の最低標高ポイントと対応する下流接続ポイント (該当する場合) が含まれています。 下流接続ポイントは、接続までの最大距離 パラメーター値が指定されている場合のみ含まれます。 POINT_TYPE フィールドには、その位置が窪地内の最低標高値である場合には 0、窪地の下流接続ポイントである場合には 1 が格納されます。 DEP_ID フィールドには、そのポイントに関連付けられている窪地の識別子が格納されます。 これらのポイントには、この他にも、窪地のさらなるフィルターに役立つ情報を含むフィールドがあります。 距離値が格納されるフィールドの単位はメートルであり、セルの中心から計算されます。