نقشه جهت جریان آب
نقشه جهت جریان آب :جهت جریان با استفاده از شیب جهت آب را محاسبه می کند
جهت جریان چیست؟
متخصصان هیدرولوژی از نقشه های جهت جریان برای کمک به مدل سازی چگونگی رواناب سطحی در جاری شدن سیل استفاده می کنند. آنها همچنین از آن برای خیلی بیشتر استفاده می کنند.
جهت جریان جهت جریان آب را با استفاده از شیب سلولهای همسایه محاسبه می کند.
اما جهت جریان چگونه واقعاً کار می کند؟
امروز ، ما ابزار هیدرولوژی جهت جریان را کشف می کنیم. بر اساس یک سلول به سلول ، ما با استفاده از یک مدل نقطه ریختن ، آب را در کدام مسیر حرکت می کنیم.
جهت جریان به مسیر حرکت آب در یک سیستم رودخانه، جریان سیال در یک لوله، یا هر نوع سیال دیگری که در آن جریان وجود دارد، گفته می‌شود. در واقع، جهت جریان نشان دهنده سمتی است که سیال در آن حرکت می‌کند.
در GIS، جهت جریان برای تحلیل داده‌های مکانی مرتبط با سیالات مانند سیستم‌های رودخانه‌ای، شبکه‌های آبیاری، لوله‌های آب و فاضلاب و… استفاده می‌شود. برای تعیین جهت جریان در GIS، می‌توان از داده‌های دیجیتالی مانند نقشه‌های شبکه‌ای، مدل‌های داده‌های مکانی و نرم‌افزارهای مختلفی مانند ArcGIS و QGIS استفاده کرد.
تحلیل جهت جریان در GIS می‌تواند به شما کمک کند تا بهتر بفهمید چگونه سیستم‌های رودخانه‌ای و شبکه‌های آبیاری در یک منطقه عمل می‌کنند، کجاها نیاز به تعمیرات و بهبودهای بیشتری دارند و چطور می‌توانید این سیستم‌ها را بهبود بخشید.
نحوه محاسبه جهت جریان
ابتدا با یک مدل ارتفاعی دیجیتالی مانند یکی از این منابع داده رایگان DEM شروع کنید . جهت جریان تعیین می کند که آب در یک سلول معین به کدام جهت جریان یابد.
بر اساس جهت شیب دارترین نزول در هر سلول ، جهت جریان را اندازه گیری می کنیم. همچنین ، اختلاف مقدار z و شیب بین سلولهای همسایه محاسبه می شود.
در یک سلول شبکه مشخص ، آب می تواند به یک یا چند سلول از هشت سلول مجاور آن سرازیر شود. شیب عامل نهایی در چگونگی جریان آب در این مدل است.
ما برای نشان دادن چگونگی و جهت حرکت آب از یک مدل نقطه ریختن استفاده می کنیم. هشت سلول مجاور در مدل نقطه ریختن دارای مقداری هستند که بیانگر چگونگی افت آب است.
در GIS، جهت جریان معمولاً با استفاده از الگوریتم‌های تحلیلی مانند الگوریتم D8 محاسبه می‌شود. در این الگوریتم، جهت جریان برای هر سلول در شبکه داده‌های مکانی تعیین می‌شود. الگوریتم D8 به این صورت عمل می‌کند:
۱. ابتدا، شبکه داده‌های مکانی به صورت تصویری به شکل شبکه‌ای از سلول‌ها در نظر گرفته می‌شود.
۲. سپس، برای هر سلول، هشت سلول همسایه‌ی آن (بالا، پایین، چپ، راست و چهار سلول مورب) بررسی می‌شوند.
۳. در صورتی که جریان آب از سلول مورد نظر به سلول همسایه‌ی بالایی جریان داشته باشد، جهت جریان به شمال تعیین می‌شود. همچنین، اگر جریان آب به سلول همسایه‌ی غربی جریان داشته باشد، جهت جریان به غرب تعیین می‌شود و به همین ترتیب برای دیگر سلولهای همسایه.
۴. در صورتی که جریان آب به چند سلول همسایه جریان داشته باشد، اولویت جریان به سلول همسایه‌ای که فاصله کمتری دارد، داده می‌شود.
با استفاده از الگوریتم D8 و تحلیل جهت جریان، می‌توانید نقشه‌ی جهت جریان را برای سیستم‌های رودخانه‌ای، شبکه‌های آبیاری و سایر سیستم‌های مرتبط با سیالات در GIS تهیه کنید.
مثال جهت جریان
وقتی آب در جهت شرقی جریان می یابد ، مقدار آن 1 است. وقتی آب به سمت غرب جریان می یابد ، مقدار آن 16 است. هر 8 جهت مجاور در یک نقطه معین را می توان با استفاده از مدل نقطه ریختن هشت جهت توصیف کرد.
هنگام اجرای الگوریتم جهت جریان ، مقادیر حاصل از 1 ، 2 ، 4 ، 8 ، 16 ، 32 ، 64 و 128 متغیر است. در نمودار مدل جهش نقطه جهت هشت جهت ، می توانید بفهمید که آب جهت کدام مسیر جریان دارد.
چگونه می‌توانم نقشه‌ی جهت جریان را در GIS تهیه کنم؟
برای تهیه نقشه‌ی جهت جریان در GIS، می‌توانید از ابزارهای مختلفی مانند نرم‌افزارهای ArcGIS و QGIS استفاده کنید. در ادامه به مراحل تهیه نقشه‌ی جهت جریان در هریک از این نرم‌افزارها اشاره می‌کنیم:
۱. تهیه نقشه‌ی جهت جریان با استفاده از ArcGIS:
ابتدا، لایه‌ی داده‌های مکانی مورد نظر را به ArcMap اضافه کنید.
سپس، از منوی Spatial Analyst در ArcMap، گزینه‌ی Hydrology را انتخاب کرده و سپس از زیرمنوی Flow Direction، گزینه‌ی Flow Direction را انتخاب کنید.
در پنجره‌ی الگوریتم Flow Direction، لایه‌ی داده‌های مکانی مورد نظر را انتخاب کنید و سپس گزینه‌ی Output Direction raster را تعیین کنید.
با کلیک بر روی دکمه‌ی OK، الگوریتم Flow Direction را اجرا کنید. در نهایت، نقشه‌ی جهت جریان با فرمت raster تهیه می‌شود.
۲. تهیه نقشه‌ی جهت جریان با استفاده از QGIS:
ابتدا، لایه‌ی داده‌های مکانی مورد نظر را به QGIS اضافه کنید.
سپس، از منوی Processing در QGIS، گزینه‌ی Toolbox را انتخاب کنید.
در پنجره‌ی Toolbox، از قسمت Algorithms، گزینه‌ی Hydrology را انتخاب کرده و سپس از زیرمنوی Flow، گزینه‌ی Flow Direction را انتخاب کنید.
در پنجره‌ی الگوریتم Flow Direction، لایه‌ی داده‌های مکانی مورد نظر را انتخاب کنید و سپس محل ذخیره‌ی نقشه با فرمت raster را مشخص کنید.
با کلیک بر روی دکمه‌ی Run، الگوریتم Flow Direction را اجرا کنید. در نهایت، نقشه‌ی جهت جریان با فرمت raster تهیه می‌شود.
در نهایت، با استفاده از این نقشه‌ی جهت جریان، می‌توانید به تحلیل و بررسی سیستم‌های رودخانه‌ای، شبکه‌های آبیاری و سایر سیستم‌های مرتبط با سیالات بپردازید.
بدون دیدگاه