Como representar cartograficamente o fluxo de água?

Estou modelando o fluxo de água em encostas íngremes para um estudo de erosão. Você pode ver na captura de tela os resultados da análise de fluxo baseada no ArcGIS. Para produzir essas linhas de fluxo, gerei um DEM sem depressão, calculei a direção do fluxo e, finalmente, o acúmulo de fluxo. O produto de acumulação de fluxo raster foi vetorizado com ArcScan.

Embora esse método faça um ótimo trabalho em mostrar os caminhos da água, ele não fornece nenhuma medida visual de magnitude ou acumulação. Como posso representar melhor o fluxo de água em superfícies íngremes para que a magnitude e / ou a acumulação sejam representadas?

Você pode classificar os fluxos usando, entre outros, o método Strahler Stream Ordering.

No método Strahler, todos os links sem tributários recebem uma ordem de 1 e são chamados de primeira ordem.

A ordem do fluxo aumenta quando os fluxos da mesma ordem se cruzam. Portanto, a interseção de dois links de primeira ordem criará um link de segunda ordem, a interseção de dois links de segunda ordem criará um link de terceira ordem e assim por diante. A interseção de dois links de ordens diferentes, no entanto, não resultará em um aumento na ordem. Por exemplo, a interseção de um link de primeira e segunda ordem não criará um link de terceira ordem, mas manterá a ordem do link de maior ordem. fonte: ajuda do ESRI 10.2.1

O que faço é criar os fluxos "ordenados" como parte da minha análise de bacia hidrográfica. Na verdade, eu realmente o uso para classificar minhas bacias resultantes e atribuir-lhes a simbologia pela qual a ordem das várias sub-bases vai de mais clara a mais escura. Isso fornece um resumo visual realmente útil da drenagem.

Use a ferramenta "Ordem de fluxo" (requer o Spatial Analyst), escolha a varredura de fluxo e a direção de fluxo como entrada e selecione o método Strahler (padrão)

Depois de concluído, você pode simbolizar como está ou converter em vetor para obter mais controle cartográfico (espessura das linhas, etc.)

Aqui está a aparência dos meus fluxos quando simbolizados dessa maneira:

Como mencionei, você também pode aplicar essa técnica às próprias bacias hidrográficas, o que permite o uso para produzir algumas visualizações cartográficas interessantes:

Embora Jacub esteja certo de que uma técnica de ordenação de fluxo é sua melhor aposta para poder representar a magnitude ou descarga do fluxo, uma vez que a posição na rede é um substituto para essas duas características de fluxo, eu argumentaria que você deseja evitar o uso da Horton-Strahler ordem de fluxo para esse fim. É seriamente deficiente nesses aplicativos, principalmente quando aplicado a redes de fluxo menores, como você é. Isso ocorre devido ao conhecido problema de “fluxos ausentes” do método de ordenação de fluxos Horton-Strahler, ou seja, quando dois tributários se encontram, se um for de ordem inferior, a ordem do link a jusante não aumentará. A ordem de fluxo da Strahler somente aumenta quando dois fluxos da mesma ordem são unidos. Portanto, é bastante insensível como medida.

Em vez disso, você pode considerar o uso da Shreve Stream Magnitude como uma medida mais sensível do tamanho / fluxo do fluxo. Caso contrário, você pode considerar simplesmente atribuir a cada link em sua rede de rasterização extraída DEM o valor máximo de acumulação de fluxo (ou seja, o valor mais downstream no link). Ou você também pode usar uma transformação não linear da acumulação máxima de fluxo para imitar a relação que existe entre a área ascendente e a descarga do fluxo. Normalmente, existe uma relação log-log entre a descarga bancária e a área de drenagem. Isso dará uma melhor impressão da magnitude do fluxo também.

Considere os seguintes exemplos, que incluem a ordem do fluxo de Horton-Strahler, a magnitude do fluxo de Shreve e a acumulação máxima de fluxo, respectivamente:

Você notará que a primeira imagem, ordem do fluxo da Horton-Strahler, tem apenas quatro classes e não é particularmente sensível à posição dos links na rede e bacia gerais. Em comparação, a magnitude da corrente de Shreve e a acumulação máxima de vazão (ou seja, o tamanho da bacia) são muito mais sensíveis à posição e magnitude da ligação da corrente. Obviamente, eu simplesmente usei uma abordagem baseada em paleta para representar os vários valores associados aos links na rede aqui, porque ilustra bem o meu argumento, mas a espessura proporcional da linha também seria uma boa abordagem para a representação.