Cálculo del volumen de inundación utilizando LiDAR DEM y el polígono de inundación HEC-RAS?

Tengo un molesto problema de análisis de SIG que es conceptualmente bastante sencillo, pero en realidad es más difícil de resolver ...

Básicamente, necesito calcular el VOLUMEN del agua de inundación dentro de una planicie de inundación de 100 años, utilizando ArcGIS 10.0 (todas las extensiones disponibles).

Mis conjuntos de datos de entrada son:

LiDAR DEM (1m pixel o 3m pixel) de terreno desnudo (raster)
Planicie aluvial de 100 años (salida del análisis USACE HEC-RAS), Polygon Shapefile, pero la tabla de atributos no tiene contenido útil.

Hasta ahora, he superpuesto los polígonos de la llanura de inundación sobre el ráster LiDAR, [usando la herramienta Extraer por máscara de Spatial Analyst], de modo que tengo las elevaciones del suelo a lo largo del borde exterior de la llanura de inundación (piense en la parte superior de la bañera). El concepto clave es que la parte superior de la llanura de inundación desciende gradualmente a medida que avanza desde las cabeceras hacia abajo a través de la cuenca.

Luego, (esta parece ser la parte imposible) necesito descubrir cómo puedo tomar las elevaciones a lo largo de los píxeles del borde exterior de la llanura de inundación ráster (salida del Extracto anterior por máscara) y extenderlas a la elevación equivalente en el otro lado de la llanura de inundación, y "elevar" todos los píxeles entre los 2 bordes exteriores de la llanura de inundación al "nivel superior" de esta llanura de inundación de 100 años.

Una vez que tenga esta "elevación superior" del agua de la llanura de inundación, debería ser capaz de usar las herramientas CORTAR Y LLENAR en ArcGIS para simplemente restar las elevaciones de tierra LiDAR de la "elevación de la llanura de inundación superior" y calcular un volumen entre estos dos rásteres.

He estado investigando esto durante días y aún no he encontrado una solución.

Tal vez estoy pensando en esto completamente mal?

Hubiera esperado encontrar a otros que se hayan ocupado de este problema, pero aunque hay problemas similares, ninguno parece ofrecer una solución.

— usuario15428
fuente

¿Podría proporcionar capturas de pantalla e imágenes para ilustrar su pregunta?

— Taylor H.

Me he encontrado con esto en el pasado y me interesará ver si alguien tiene una buena solución (léase: más fácil de lo que he hecho). He logrado esto creando líneas perpendiculares a la llanura de inundación, rellenándolas con las elevaciones de la llanura de inundación que se cruzan y luego interpolando un ráster inclinado basado en las elevaciones de línea, pero esto me parece una solución poco elegante. Si no aparece nada mejor, proporcionaré más detalles en una respuesta.

— JWallace

No estoy usando HEC-RES, pero que yo sepa es un modelo hidrodinámico 1D. Por lo tanto, sus resultados probablemente se obtengan como niveles de agua en las secciones x (no estoy seguro de dónde obtuvo el polígono). En este caso, interpolaría la superficie de sus secciones con niveles HEC-RAS (con TIN o alguna otra técnica de int. Más suave como Topo 2 Raster), luego restaría DEM de la superficie interpolada que lo dejaría con profundidades (elimine los valores negativos) , las profundidades son solo positivas). A partir de ahí, simplemente multiplique su celda por su área (su caso 1x1 = 1 o 3x3 = 9) y luego simplemente sume todos los píxeles para obtener su volumen.

— Tomek

Estoy de acuerdo con Taylor H: suba un boceto de lo que desea, así nos ayudará a comprender la naturaleza exacta del problema.

— Hornbydd

Este foro solo permite publicar imágenes si tienes una "reputación" de al menos 10. Al ser un novato, solo tengo 6 ... lo siento chicos.

— user15428

Como se mencionó en los comentarios anteriores de Tomek y yo, este análisis puede completarse interpolando un ráster inclinado de cualquiera de las secciones transversales HEC-RAS existentes, o creando sus propias secciones transversales consultando su superficie lidar. Si tiene acceso a las secciones transversales HEC originales (es decir, las líneas utilizadas para crear el polígono de extensión de llanura de inundación), puede usarlas como contornos en la herramienta Topo to Raster. La superficie resultante será un ráster inclinado que representa la superficie de inundación de la llanura de inundación, que luego puede usar en sus cálculos de Corte / Relleno para determinar el volumen de inundación.

Alternativamente, en ausencia de los datos de la sección transversal original, puede crear sus propias líneas de sección transversal y llenarlas con valores Z desde su superficie lidar. Para hacer esto, digitalice las líneas perpendiculares a la llanura de inundación, terminando en las extensiones externas de su polígono de llanura de inundación. Cree estas líneas a intervalos suficientes para capturar la variabilidad de la pendiente del valle (este enfoque puede volverse bastante tedioso si tiene un área de estudio grande). Luego puede consultar los valores de elevación de LIDAR en la intersección de sus líneas XS recién digitalizadas, y usar esos valores para llenar un atributo de elevación para sus líneas XS. Las elevaciones en cualquiera de los extremos de sus líneas pueden no coincidir exactamente, pero el promedio de los valores debería aproximarse a la elevación de la superficie de inundación.

— JWallace
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