การวิเคราะห์แบบจำลองอุทกศาสตร์

ปฏิบัติการที่7

การวิเคราะห์แบบจำลองทางอุทกศาสตร์ (Hydrology Model Analysis)

ผู้ใช้งานสามารถประยุกต์ใช้ในการวิเคราะห์การไหลของน้ำในพื้นที่ลุ่มน้ำ  โดยเริ่มจากนำเข้าข้อมูล DEM มาวิเคราะห์ด้วยคำสั่งต่างๆ จนกระทั่งได้ผลลัพธ์เป็นพื้นที่ลุ่มน้ำและข้อมูลแม่น้ำ                         

1.) การเติมเต็มพื้นที่ (Fill)

เป็นคำสั่งเพื่อการเติมเต็มพื้นที่บริเวณที่เป็นหลุมหรือต่ำกว่าบริเวณทั่วไป  หากบริเวณใดมีความสูงกว่าพื้นที่ทั่วไปจะลดให้ใกล้เคียงพื้นที่นั้นๆ เพื่อให้การไหลของน้ำเป็นไปได้อย่างต่อเนื่อง

- โดยเริ่มนำเข้าข้อมูล DEM ทีเราจะทำการสร้าง

- จากนั้นไปที่ Arc Toolbox > Spatial Analyst Tools > Hydrology > Fill  จะได้หน้าต่างดังนี้

เมื่อกดOK จะได้ผลลัพธ์ดังนี้

2.การวิเคราะห์ทิศทางการไหล (Flow Direction)

                เป็นการนำข้อมูลที่ผ่านการ Fill มาวิเคราะห์ Flow Direction หรือทิศทางการไหลของน้ำ  ผลลัพธ์ที่ได้จะแสดงเป็นตัวเลขรหัสทิศทาง (Direction Code) ที่บ่งบอกทิศทางการไหล เช่น หมายเลข 16 คือไหลไปทางทิศตะวันตก

ทำได้โดยคลิกที่ Arc Toolbox > Spatial Analyst Tools > Hydrology > Flow Direction จะได้หน้าต่างดังนี้

 เมื่อตั้งค่าเสร็จให้กด OK ผลลัพธ์จะแสดงเป็นค่ารหัสตัวเลข ซึ่งแทนด้วยทิศทางการไหลของน้ำว่าจะไหลไปทิศทางใด  เช่น   1= ไหลไปทางทิศตะวันออก

 3.การวิเคราะห์การไหลสะสม (Flow Accumulation)

                คือการวิเคราะห์ค่าการไหลสะสมของข้อมูลทุกๆ เซลล์  ไปยังเซลล์ที่มีความชันต่ำกว่าซึ่งเป็นจุดออกของน้้า  เพื่อดูแนวทางการไหลสะสมของลุ่มน้ำและสามารถประยุกต์หาพื้นที่ลุ่มน้ำหรือทางไหลออกของน้ำ (Outlet) โดยจะแสดงได้2ค่าคือ 1.FLOAT คือ ทศนิยม 2.INTEGER คือ จำนวนเต็ม

ทำได้โดยไปที่  Arc Toolbox > Spatial Analyst Tools > Hydrology > Flow Accumulation

(ให้แสดงเป็น FLOAT หรือ ทศนิยม)

ได้ผลลัพธ์ดังนี้ สามารถซูมดูได้

4.การวิเคราะห์ลำดับของลำน้ำ (Stream Order)

                Stream Order คือ ลำดับชั้นของเส้นลำน้ำ (ก่อนจะมาถึงขั้นตอนนี้ต้องผ่านการทำ Flow Accumulation และ Flow Direction) มี 2 รูปแบบ 1.Strahler  2.Shreve

ทำได้โดย Arc Toolbox > Spatial Analyst Tools > Hydrology > Stream Order จะได้หน้าต่าง

จะได้ผลลัพธ์

 (แบบ Shreve)

เมื่อตั้งค่าเสร็จให้กด OK จะได้ผลลัพธ์ดังนี้

5. Stream to Feature
คือการแปลงข้อมูลแม่น้ำที่เป็นประเภทแรสเตอร์ให้เป็นเวกเตอร์ โดยกำหนดผลลัพธ์ที่ได้เป็น Shape file
ทำได้โดยไปที่ Spatial Analyst Tools > Hydrology > Stream to Feature จะได้

       

                                      
                                            จะได้

                                                     

 สามารถดูรายละเอียดในตาราง โดยคลิกขวาบน ที่ข้อมูลที่ทำการ Stream to features เลือก Open Attribute Table

และยังสามารถทำการเลือกแม่น้ำสายหลักที่มีค่า Grid Code >= 5 โดยในหน้าต่าง Attribute คลิกที่ Select by Attributes กำหนดค่าดังภาพ

                                  จะได้ 

               เมื่อกด Apply จะได้ผลลัพธ์ดังนี้

จากนั้นทำการส่งออกเป็นไฟล์ใหม่ เพราะข้อมูลมีลักษณะชั่วคราว โดยไปคลิกขวาที่ชั้นข้อมูล เลือก Data > Export Data 

หลังจากกดExport Data… จะได้หน้าต่างนี้   ให้ทำการตั้งชื่อ และเปลี่ยนนามสกุลไฟล์เป็น .shp

 เมื่อกด OK ระบบจะแจ้งเตือนว่า

                             
                               จะได้ผลลัพธ์คือ

6.การวิเคราะห์พื้นที่ลุ่มน้ำ Basin

        เป็นการคำนวณพื้นที่ลุ่มน้ำว่าอยู่บริเวณใด ใช้ในการจำแนกลุ่มน้ำพื้นที่ 

ไปที่ Arc Toolbox  >  Spatial Analyst Tools > Hydrology > Basin จะได้

 -Input flow direction raster คือ กำหนดข้อมูลโดยใช้ Flow direction

-Output raster คือ กำหนดชื่อและที่เก็บผลลัพธ์

                จะได้ผลลัพธ์ดังภาพ

 7.การสร้างพื้นที่รับน้ำ Watershed

                การสร้าง Watershed ต้องมี Pour Point  หรือ Outlet  คือเป็นจุดที่น้ำจะไหลออกจากพื้นที่  โดยปกติจะเป็นจุดที่ต่ำที่สุด และอยู่บริเวณขอบของพื้นที่รับน้ำ  และต้องมี Flow Direction ที่จะเป็นข้อมูล Input ดังนั้นจะทำการสร้าง Pour Point มีดังนี้

เปิดข้อมูล flow_accu ขึ้นมา >> ทำการซูมเข้าไปในพื้นที่

 จากนั้นไปที่ไปที่Arc Toolbox >> Data Management Tools >> เลือกคำสั่ง Create Feature Class >> ช่อง Feature Class Location ให้เลือกโฟลเดอร์ที่จะเก็บ >> newwork >> จากนั้นช่อง Feature Class Name ตั้งชื่อว่า Pour Point >> ช่อง Geometry Type >> เลือก Point >> กด OK

                                                     

                                     

ต่อไปให้ไปที่ Editor >>เลือก Start Editing

เลือก PourPoint >> กด OK

เลือก PourPoint >> กด Continue

จากนั้นก็กำหนดจุดลงไปตรงกลาง Pixel โดยคลิกที่ Point ของหน้าต่างขวามือก่อน>> ไปที่ Editor >> เลือก Save Edits >> และเลือก Stop Editing

ต่อมาไปที่ ArcToolbox >> Spatial analyst Tools >> Hydrology >> เลือกคำสั่ง Snap Pour Point >> ช่อง Input raster เลือก PourPoint >> ช่อง Input accumulation raster เลือก flow_accu >> ช่อง Output เก็บไว้ในโฟลเดอร์ newwork >> กดOK

จะปรากฏภาพที่ทำการ Snap Pour Point ไว้

จากนั้นไปที่ ไปที่ ArcToolbox >> Spatial analyst Tools >> Hydrology >> เลือกคำสั่ง Watershed >> ช่อง Input flow direction raster เลือก flow_di >> ช่อง Input raster เลือก snap_pour>> ช่อง Output เก็บไว้ในโฟลเดอร์ newwork >> กดOK

จะปรากฏภาพที่ทำการ Watershed ขึ้นมา

เปิดชั้นข้อมูล PourPoint, Export_Stream, Stm_feat, basin เพิ่มขึ้นมา >> แล้วกด Full Extent

จะปรากฏจุดการรับน้ำขึ้นมา

จากนั้นเอาชั้นข้อมูล stm_feat ออก >> จะปรากฏเป็นลักษณะของพื้นที่ 

 จากนั้นเราจะทำการแปลงข้อมูล Raster ให้เป็น Polygon >> โดยไปที่ ArcToolbox >> Conversion Tools >> From Raster >> เลือก Raster to Polygon >> ช่อง Input เลือก watershedd >>ช่อง Output ให้เก็บไว้ในโฟลเดอร์newwork >>กด OK  

จะปรากฏพื้นที่ของข้อมูลที่เป็นโพลีกอน

และถ้านำชั้นข้อมูลออกทั้งหมดเหลือไว้แต่ข้อมูล Raster_Polygon ที่เราได้ทำการแปลงข้อมูลไว้ >> ก็จะทำให้เราเห็นข้อมูลพื้นที่ที่ชัดเจนยิ่งขึ้น

วีดีโอ การวิเคราะห์แบบจำลองอุทกศาสตร์