Подготовка данных для анализа

Перед проведением анализа наводнений вам необходимо убедиться, что в вашем проекте ArcGIS Pro установлены правильные параметры среды и данные, соответствующие вашим потребностям. Вы начнете с двух растров, объедините их в один, заполните пустоты в растровых данных, прикрепите растр к изучаемой области и преобразуете единицы измерения высоты из метров в сантиметры.

Загрузка данных

Сначала вы загрузите пакет проекта ArcGIS Pro и изучите данные, использованные в рамках этого руководства.

  1. Загрузите проект ArcGIS Pro Model how land subsidence affects flooding.
  2. Щелкните загруженный файл .ppkx, чтобы открыть его в ArcGIS Pro. Если будет предложено, войдите под учетной записью ArcGIS Online или ArcGIS Enterprise.
    Примечание:

    Если у вас нет учетной записи организации, см. варианты доступа к программному обеспечению.

    Пакет содержит несколько слоев, которые отображаются на карте и на панели Содержание. Эти слои представляют изучаемую область, здания, высоту и опускание суши.

    Представленные слои на панели Ресурсы

Есть два растровых слоя высот. Один представляет высоту на западе, а другой - на востоке изучаемой области. Инструменты, которые вы будете использовать во время анализа, требуют единого слоя высот, поэтому вы будете комбинировать слои.

Установите параметры среды геообработки

Перед выполнением анализа растра вы настроите свои среды геообработки. Эти параметры определяют, как инструменты обрабатывают выходные данные. Вы убедитесь, что системы координат, экстенты обработки, размер ячейки растра, маска и настройки растра привязки являются согласованными на протяжении процесса анализа.

  1. Щелкните вкладку Анализ на ленте. В группе Геообработка щёлкните Параметры среды.

    Параметры среды для геообработки

    Появится панель Параметры среды.

    Сначала вы зададите Выходную систему координат для проекта. Системы координат используются для корректного размещения и отображения на земной поверхности и по отношению друг к другу. Поскольку этот проект находится в Нидерландах, вы будете использовать систему RD_New coordinate. Эта национальная система координат Нидерландов использует метры в качестве линейной единицы измерения.

  2. Для Выходных координат установите Выходную систему координат на Текущую карту [Карта изучаемой области].

    Параметр Выходная система координат

    Карта, которую вы открыли, уже использует систему координат RD_New, поэтому этот параметр будет зависеть от настроек карты.

    Затем вы зададите Экстент обработки. Этот параметр определяет прямоугольник на карте, в котором будут проводиться все ваши виды анализа. Любые данные, которые выходят за пределы этого прямоугольника, будут проигнорированы и удалены.

  3. В разделе Экстент обработки для Экстента нажмите кнопку Экстент слоя и выберите Маска изучаемой области.

    Параметр Экстент обработки

    Далее вы зададите Размер ячейки. Этот параметр определяет разрешение или размер ячеек (или пикселов) в любом создаваемом вами новом растре. Предоставленные растры высот имеют размер ячейки 5 метров, и все новые растры будут соответствовать этому разрешению. Линейная единица измерения, метры, определяется системой координат, которую вы задали ранее.

  4. В разделе Анализ растра для Размер ячейки введите 5.

    Параметр Размер ячейки

    Далее вы зададите Маску. Когда маска установлена, инструменты анализа растра учитывают только те ячейки, которые попадают в географические границы маски.

  5. Установите для Маски значение Растр маски изучаемой области.

    Параметр Маска

    Наконец, вы установите параметр Растр привязки, который гарантирует, что пикселы из разных растров будут правильно выровнены для анализа.

  6. Установите для Растра привязки значение Растр маски изучаемой области.

    Параметр Растр привязки

  7. Нажмите OK.

    Параметры вашей среды заданы; вы можете подготовить свои данные для анализа.

Создание мозаики растра

Сначала вы объедините два растровых слоя высот в один набор данных. Растровый слой, состоящий из нескольких растровых слоев меньшего размера, называется мозаикой.

Чтобы объединить растры, вы будете использовать инструмент геообработки.

  1. На ленте в Поиске команд введите Мозаика в новый растр. В списке результатов поиска выберите Мозаика в новый растр.

    Результаты выполнения Мозаика в новый растр в Поиске команд

    Открывается панель Геообработка, отображающая инструмент Мозаика в новый растр. Инструменты геообработки позволяют обрабатывать и анализировать наборы данных, и они настраиваются с использованием выбранных пользователем входных данных.

    Сначала вы выберете входные растры для анализа. Затем вы выберете местоположение, в котором будет сохранен выходной набор данных.

  2. Для Входных растров выберите Западный растр высот и Восточный растр высот.

    Задайте Входные растры.

  3. Для параметра Выходное местоположение щёлкните кнопку Обзор.

    Кнопка Обзор

    Откроется окно Выходное местоположение.

  4. В разделе Проект щелкните Базы данных. Щелкните базу геоданных model_how_land_subsidence_affects_flooding.gdb.

    База геоданных вашего проекта.

    Это база геоданных проекта по умолчанию. Вы сохраните здесь все свои данные для руководства.

  5. Нажмите OK.
  6. Для Имя набора растровых данных с расширением введите высота.

    Имя нового набора растровых данных

    Поскольку этот новый растр будет храниться в базе геоданных, никакой дополнительный модуль не требуется.

    Параметр Пространственная привязка для растра автоматически устанавливается на пространственную привязку входных слоев, которая равна RD_New. Вам не нужно изменять этот параметр.

    Далее вы настроите параметр Тип пиксела. Этот параметр определяет диапазон значений, которые могут содержать ячейки в растре. Входные растры для этого инструмента являются 32-разрядными с плавающей запятой, поэтому вы установите соответствующий выходной растр. Сохраняя один и тот же тип входного и выходного пикселов, вы предотвращаете округление значений пикселов и потерю данных во время обработки.

  7. В Тип пиксела выберите 32 бита с плавающей запятой.

    Установите Тип пиксела на 32 бита с плавающей запятой.

    Параметр Размер ячейки не нужно устанавливать. Этот параметр по умолчанию будет соответствовать параметрам среды с размером ячейки 5 метров, которые вы настроили ранее.

    Далее вы выберете число каналов. Канал - это мера характеристик внутри растра. Растр высот имеет только одну характеристику - высоту. Таким образом, у него должен быть только один канал.

  8. Для Число каналов введите 1.

    Установить число каналов.

    Параметр Оператор мозаики определяет, как обрабатывать любые перекрывающиеся ячейки между входными растрами. Вы зададите параметр для определения среднего значения перекрывающихся ячеек и будете использовать это значение в выходе.

  9. Для Оператора мозаики выберите Среднее.

    Установить Оператор мозаики.

  10. Щелкните Запустить.

    Растровый слой высота добавлен на карту и на панель Содержание.

    Новый растр высот на панели Содержание

    Вам больше не нужны исходные восточный и западный растровые слои, поэтому вы их удалите.

  11. На панели Содержание щелкните правой кнопкой слой Западный растр высот и выберите Удалить.

    Опции удаления

    Растр удален с карты.

  12. Удалите слой Западный растр высот с карты.

    Растр высот занимает меньшую площадь, чем исходные растровые слои. Это результат вашей среды Экстент обработки. Остается только часть области, покрытой вашими первоначальными растрами высот.

  13. На Панели быстрого доступа щелкните Сохранить.

    Кнопка Сохранить

Заполнение пустот в данных

Затем вы заполните области без данных в растре высот. Эти области представляют собой водные объекты и контуры зданий. Во-первых, вы исследуете, где расположены пустоты.

  1. На ленте щелкните вкладку Карта. В группе Навигация щелкните Закладки и выберите Пустоты.

    Закладка Пустоты

  2. На панели Содержание выключите слой Study Area Buildings.

    В месте расположения закладки в растре есть пробелы, которые позволяют просматривать базовую карту.

    Закладка Пустоты на карте

    Эти пробелы необходимо заполнить. Вы будете использовать для этого функцию растра Заполнение пустот рельефа для этого. Везде, где в наборе данных есть пробел, эта функция будет просматривать ячейки, окружающие пробел, и вычислять значения, чтобы заполнить пробел.

  3. Щелкните вкладку Анализ на ленте. В группе Растр щелкните кнопку Функции растра.

    Кнопка Функции растра

    Появится панель Функции растра.

  4. В строке поиска введите Заполнение пустот рельефа. В разделе Поверхность щелкните Заполнение пустот рельефа.

    Функция растра Заполнение пустот рельефа

    Откроется функция растра Заполнение пустот рельефа. Функции растра требуют установки параметров, аналогичных инструментам геообработки.

  5. Для ЦМР задайте высота. Убедитесь, что Короткий диапазон радиуса для ОВР равен -1.

    Параметр Короткий диапазон радиуса для ОВР - это максимальный радиус поиска, который будет использоваться для заполнения пустот. Пробел, который находится на расстоянии от любого допустимого пиксела, превышающем это пороговое значение, останется пробелом. Значение, равное -1, отключает этот параметр.

    Затем вы установите параметр Максимальная ширина пробела, который определяет наибольший размер заполняемого пробела. Если ширина или высота прямоугольника, описывающего пустоту, превышает значение Максимальная ширина, то данный пропуск не заполняется. Когда это значение равно 0, функция заполнит все пробелы независимо от размера.

  6. В окошке Максимальная ширина пробела введите 0.

    Свойства Заполнение пустот рельефа

  7. Щелкните Создать новый слой.

    Слой Elevation Void Fill_elevation добавится на панель Содержание и на карту. Этот слой не имеет никаких пробелов и может быть использован для анализа.

    Новый растр высот с заполненными пробелами

    Затем вы удалите слой высот, так как он вам больше не нужен. Вы также вернетесь к полному экстенту изучаемой области.

  8. На панели Содержание щелкните правой кнопкой слой высоты и выберите Удалить.
  9. Щёлкните правой кнопкой мыши слой Study Area Mask и воспользуйтесь командой Приблизить к слою.

    Опция Приблизить к слою

    На карте отображается полный экстент проекта.

    Приближена область интереса

    Вы будете искать в области внутри Study Area Mask (красного цвета), но слой Elevation Void Fill_elevation выходит за пределы этой границы.

Вырезать растровый слой

Поскольку растр высот выходит за границы изучаемой области, вы прикрепите растр высот к слою Study Area Mask. Вырезание слоя удаляет все данные за пределами заданного экстента.

  1. На ленте в Поиске команд введите вырезать растр. Выберите Вырезать растр.
  2. На панели Геообработка для Входного растра выберите Elevation Void Fill_elevation.

    Параметр Входной растр

  3. В опции Выходной экстент выберите Study Area Mask.

    Параметр Выходной экстент

  4. Отметьте Использовать входные объекты в качестве Вырезающей геометрии.

    Использование Входных объектов для параметра Вырезающая геометрия

  5. Для Выходной набор растровых данных введите elevation_clipped.

    Параметр Выходной набор растровых данных

  6. Щелкните Запустить.

    Растровый слой, ограниченный изучаемой областью, добавлен на карту и на панель Содержание.

  7. Удалите слой Elevation Void Fill_elevation с карты.

    Растр elevation_clipped появится и вырезается по слою Study Area Mask.

    Растр высот вырезан по изучаемой области

  8. Сохраните проект.

Преобразование единиц измерения

В настоящее время ваш растр высот измеряет высоту в метрах. Поскольку опускание суши, как правило, происходит медленно, оно обычно измеряется в сантиметрах. Чтобы корректнее сравнить, как будет меняться наводнение с течением времени, вы преобразуете единицы измерения вашего растра высот из метров в сантиметры. Для выполнения этого расчета преобразования вы будете использовать инструмент Калькулятор растра. Этот инструмент геообработки выполняет вычисления для каждого пиксела в растре на основе созданного вами выражения. Вы умножите значение каждого пиксела на 100, чтобы преобразовать значения из метров в сантиметры.

  1. На ленте в Поиске команд введите Калькулятор растра. Выберите Калькулятор растра.

    На панели Геообработка отображается инструмент Калькулятор растра.

  2. В инструменте Калькулятор растра в разделе Растры дважды щелкните elevation_clipped.

    Слой elevation_clipped отобразится в окне выражения в двойных кавычках.

    Слой elevation_clipped добавлен к выражению.

    Затем вы умножите растр на 100, потому что в метре 100 сантиметров.

  3. Под Инструменты дважды щелкните математический оператор Умножение.

    Символ умножения

    Оператор умножения появится в выражении после elevation_clipped.

  4. В выражении щелкните после оператора умножения и введите 100.

    Готовое выражение

    Выражение полностью будет следующее: "elevation_clipped" *100.

  5. Для Выходного растра введите elevation_cm. Щелкните Запустить.

    Выходной растровый слой добавлен на карту и на панель Содержание.

    Разница в значениях высот

    Значения выходного растра больше в 100 раз из-за ваших вычислений.

  6. Удалите слой elevation_clipped.

    Чтобы сделать ваши данные более четкими, вы переименуете слой elevation_cm, чтобы указать, что это высота на сегодняшний день.

  7. Щелкните название слоя elevation_cm, чтобы подсветить его, и нажмите F2. Введите Высота сегодня (см) и нажмите Ввод.

    На панели Содержание имя слоя обновилось.

    Переименованный слой высот

  8. Сохраните проект.

Вы подготовили растр высот, который можно использовать для определения затопления до опускания. Затем вы создадите аналогичный растр, который будет учитывать опускание.


Моделирование опускания суши

Хотя опускание имеет ряд причин, в Нидерландах это в первую очередь результат слабого уплотнения слоя почвы и потери богатых торфом слоев из-за окисления. Ваша следующая цель состоит в том, чтобы смоделировать, как опускание изменит высоту в пределах изучаемой области к 2050 году по сравнению с сегодняшним днем.

У вас есть растр, который представляет высоту на сегодняшний день. Из этого растра вы вычтете прогноз опускания суши, чтобы рассчитать, какой будет высота в 2050 году. Далее вы увидите, как это изменение высоты влияет на затопление.

Изменение разрешения данных о опускании суши

Во-первых, вы убедитесь, что у всех ваших растров одинаковый размер пиксела. Ваш текущий растр высот имеет разрешение 5 метров, в то время как прогнозируемый слой опускания суши имеет разрешение 100 метров.

Процесс изменения разрешения растрового слоя с одного на другое называется пересчетом. Вы выполните пересчет 100-метрового растра, чтобы получить разрешение 5 метров.

Примечание:

Изменение растра с размером сетки 100 метров на растр с размером сетки 5 метров - это значительное изменение пространственного разрешения. Создаваемый вами 5-метровый растр опускания суши следует рассматривать как приближение к реальности, а не как точное описание фактического локального опускания суши. При проведении собственного исследования рекомендуется собирать более точные данные о опускании суши непосредственно в полевых условиях.

  1. На панели Содержание выключите слой Высота сегодня (см). Включите слой Опускание суши.

    Этот слой представляет собой прогноз опускания суши в 2050 году. Каждый пиксел в этом растре имеет размер 100 метров, соответственно, они намного больше, чем пикселы в вашем растре высот.

    Растровый слой Опускание суши

  2. На ленте в Поиске команд введите пересчет. Выберите инструмент Изменить разрешение.
  3. На панели Геообработка установите Входной растр на Опускание суши.

    Растровый набор данных, который следует пересчитать

  4. Для Выходной набор растровых данных введите land_subsidence_5m.

    Пересчитанные выходные данные

    Затем вы выберете метод изменения разрешения. Параметр Метод изменения разрешения определяет, как значения пикселов пересчитанного растра вычисляются на основе существующих значений пикселов и их соседей. Вы выберете Билинейный метод изменения разрешения, потому что он лучше всего подходит для данных о высотах.

  5. Для параметра Методы изменения разрешения выберите Билинейный.

    Методы изменения разрешения

  6. Щелкните Запустить.

    Растровый слой добавлен на карту и на панель Содержание. Хотя этот растр выглядит аналогично входному растру с разрешением 100 метров, он имеет разрешение 5 метров. Теперь, когда у вас есть растр с более высоким разрешением, вы удалите слой Land Subsidence.

  7. На панели Содержание удалите с карты слой Опускание суши.
  8. Перейдите на закладку Границы проекта.

    Растр опускания суши был пересчитан, но некоторые части этого растра выходят за пределы изучаемой области, а другие части не обеспечивают надлежащего покрытия.

    Сравнение пересчитанных данных с границами проекта

    Теперь вы решите эту проблему.

Уточнение пересчитанных данных

Некоторые части вашей области проекта не покрыты растром опускания суши. Другие части растра выходят за пределы области проекта. Вы проанализируете функцию растра Заполнение пустот рельефа и используете инструмент Вырезать растр для решения этой проблемы.

  1. На ленте на вкладке Анализ в группе Растр щелкните кнопку Функции растра.
  2. На панели Функции растра найдите при необходимости заполнение пустот рельефа.
  3. Щелкните функцию Заполнение пустот рельефа. Укажите параметры следующим образом:

    • Для ЦМР выберите land_subsidence_5m.
    • Убедитесь, что Короткий диапазон радиуса для ОВР установлен на -1.
    • В окошке Максимальная ширина пробела введите 0.

    Заполните пропуски в растре опускания суши.

  4. Щелкните Создать новый слой.

    Растровый слой опускания суши добавится на карту и на панель Содержание.

  5. На панели Содержание удалите с карты слой land_subsidence_5m.
  6. Щёлкните правой кнопкой мыши слой Elevation Void Fill_land_subsidence_5m и воспользуйтесь командой Приблизить к слою.

    Заполненный растр охватывает всю область проекта, но во многих местах выходит далеко за ее пределы.

    Растр опускания суши с заполненными пропусками

    Далее вы обрежете заполненный растр до экстента проекта.

  7. На ленте в Поиске команд введите вырезать растр и выберите Вырезать растр.
  8. На панели Геообработка задайте следующие параметры:

    • Для Входного растра выберите Elevation Void Fill_land_subsidence_5m.
    • В опции Выходной экстент выберите Study Area Mask.
    • Поставьте отметку возле опции Использовать входные объекты для вырезающей геометрии.
    • Для Выходной набор растровых данных введите land_subsidence.

    Обрежьте растр опускания суши по области проекта.

  9. Щелкните Запустить.

    Растровый слой добавлен на карту и на панель Содержание.

  10. На панели Содержание удалите слой Elevation Void Fill_land_subsidence_5m.

    У вас есть растр опускания суши, который имеет пространственное разрешение 5 метров и охватывает всю изучаемую область. Он уже представляет значения оседания в сантиметрах, поэтому никаких дополнительных вычислений не требуется.

    Итоговый растр опускания суши

  11. Переименуйте слой land_subsidence на Опускание суши.
  12. Сохраните проект.

Вычислите высоту для 2050 года

Вы знаете высоту на сегодняшний день и знаете прогнозируемые изменения высоты на 2050 год. С помощью этих наборов данных вы можете создать модель рельефа на 2050 год. Вы будете использовать инструмент Калькулятор растра, чтобы вычесть значение опускания из текущей высоты.

  1. На ленте в Поиске команд введите калькулятор растра и выберите Калькулятор растра.
  2. Под Растры дважды щелкните Высота сегодня (см).

    Набор данных добавлен в выражение.

    Слой Elevation Today (cm) добавлен в выражение

  3. Под Инструменты дважды щелкните оператор Вычитание.
  4. Под Растры дважды щелкните Опускание суши.

    Ваше готовое выражение выглядит следующим образом: "Высота сегодня (см)" - "Опускание суши"

    Выражение для вычитания проедания суши из текущей высоты

  5. Для Выходного растра введите elevation_2050.
  6. Щелкните Запустить.

    На карту и панель Содержание добавлен растровый слой, который показывает прогнозируемые высоты из-за оседания в 2050 году для изучаемой области.

    Значения прогнозируемых высот

  7. На панели Содержание переименуйте elevation_2050 в Высота 2050 (см).
  8. Включите слой Высота сегодня (см) и выключите слой Study Area Mask.

    Затем вы откроете всплывающее окно и просмотрите данные для слоев, которые вы включили на своей карте. Чтобы убедиться, что вы можете открыть всплывающее окно для нужных слоев, вы измените настройки исследования карты.

  9. На ленте щелкните вкладку Карта. В группе Навигация щелкните ниспадающее меню Исследовать и выберите Видимые слои.

    Настройте инструмент Исследовать для возврата Видимых слоев.

  10. Щелкните в любом месте внутри области проекта.

    Появится всплывающее окно.

    Примечание:

    В зависимости от того, где вы щелкните, ващи значения могут отличаться от изображения в примере.

    Всплывающее окно со значениями высот

    Во всплывающем окне отображаются значения пикселов для трех включенных растров. Если вы возбмете значение из слоя Высота сегодня (см) и вычтите значение Опускание суши, в результате получится значение Высота 2050 (см) .

  11. Закройте всплывающее окно.
  12. На панели Содержание выключите слой Высота 250 (см) и удалите слой Опускание суши.
  13. Сохраните проект.

Затем вы используете ряд инструментов геообработки для определения областей, которые затопляются, с помощью этих двух наборов данных высот, и прогнозируемого ущерба, который может быть нанесен наводнением. Вы начнете с набора данных, представляющих текущие высоты.


Определите ущерб, причиненный наводнением

Из-за низкого расположения Нидерландов наводнения по-прежнему вызывают проблемы. Паводковые воды и связанные с ними финансовые риски можно оценить с помощью ранее созданных вами наборов данных. Вы определите районы, которые затопляются, масштабы затопления и величину ущерба.

Расчет глубин наводнений

Сначала вы определите глубину затопления на растре Высота сегодня (см). В частности, вы изолируете районы, которые находятся в пределах 200 сантиметров ниже уровня моря. Эти районы, в частности, будут наиболее подвержены наводнениям из-за их низкой высоты.

  1. На ленте в Поиске команд введите Условие. Щёлкните Условие.

    Инструмент геообработки Условие открывается на панели Геообработка. На основе выражения, которое вы создадите, этот инструмент находит все пикселы в растре, которые соответствуют определенному критерию, например, низко расположенные и наиболее подверженные затоплению.

  2. Для Входного растра условия выберите Высота сегодня (см).

    Входной растр, удовлетворяющий условиям

    Затем вы создадите выражение, которое определяет, какие из входных ячеек имеют значения true/false. Все ячейки с высотой -200 сантиметров или менее будут считаться true. Все остальные ячейки будут считаться false. Ячейки false будут удалены из набора данных, так как они находятся на большей высоте и с меньшей вероятностью будут затоплены.

  3. Щелкните Новое выражение. Постройте выражение Где VALUE меньше или равно -200.

    Входной растр, удовлетворяющий условиям

    Далее вы зададите входной истинный растр. Для ячеек, которые определены как true на основе предыдущего выражения, этот параметр определяет их значения. Он вернет значения высоты -200 сантиметров и ниже.

  4. В опции Входной истинный растр или константа выберите Высота сегодня (см).

    Входной истинный растр

  5. Для Выходного растра введите flooded_area. Щелкните Запустить.
  6. На панели Содержание выключите слой Высота сегодня (см) и включите слой Study Area Mask.

    Самые низменные районы находятся на западе; наводнения в этих районах будут более вероятны. Их высота колеблется от -200 до -677 сантиметров ниже уровня моря.

    Область проекта с низкими высотами

    В настоящее время неясно, насколько велик потенциал затопления в этой области. Для лучшей визуализации вы выполните расчет растра, чтобы определить максимальную глубину затопления. Этот расчет скорректирует диапазон, чтобы он начинался с нуля, и инвертирует его так, чтобы значения глубины были положительными.

  7. На ленте в Поиске команд введите Калькулятор растра. Выберите Калькулятор растра.
  8. Для выражения введите (.
  9. Под Растры дважды щелкните flooded_area.
  10. Щелкните за скобками в конце выражения и введите +200)*-1.

    Выражение для расчета глубин наводнений

    Этот расчет преобразует растр высот в растр глубины затопления, который будет начинаться с нуля и иметь положительный диапазон значений. Для последующего анализа значения в растре должны быть целыми числами без знаков после запятой. Вы добавите в выражение инструмент Int (целое число). Этот инструмент округляет ваши результаты до целых чисел.

  11. Внутри выражения щелкните перед первой скобкой. Введите Int(.
  12. В конце выражения введите ).

    Выражение полностью будет следующее: Int(( "flooded_area"+200)*-1)

    Выражение для расчета глубин наводнений, выраженных целым числом

  13. Для Выходного растра введите flood_depth. Щелкните Запустить.
  14. На панели Содержание удалите flooded_area с карты.

    Затем вы сможете лучше визуализировать глубину затопления, изменив ее цветовую схему на синий градиент.

  15. Под слоем flood_depth щелкните символ правой кнопкой и нажмите контекстное меню Составная цветовая схема. Отметьте Показать названия и выберите Батиметрия #3.

    Символы карты глубины затопления

    Когда вы меняете цветовую схему, меню закрывается, но вы снова его откроете, чтобы обратить цветовую схему.

  16. Для flood_depth щелкните символ правой кнопкой и нажмите кнопку Инвертировать цветовую схему.
    Примечание:

    Изменения не появятся, пока вы не щелкните вне меню, чтобы закрыть его.

    Обратите цветовую схему.

    Цвета на панели Содержание и на карте обновятся.

    Обращенная цветовая схема

    Глубины затопления имеют логичную цветовую гамму, в которой более глубоко затопленные области более темного синего цвета.

  17. Сохраните проект.

Размещение зданий в районах с высоким риском наводнений

Теперь, когда вы определили районы, которые могут быть затоплены, и глубину воды, вы найдете здания в этих зонах риска. Однако слой Контуры зданий не является растровым слоем. Это векторный слой, который использует полигоны вместо пикселов. Вы преобразуете растр глубины затопления в векторный полигональный слой, чтобы лучше сравнить два набора данных.

  1. На ленте в Поиске команд введите Растр в полигоны. Щёлкните Растр в полигоны.

    Этот инструмент преобразует растры в полигоны.

  2. Для Входного растра выберите flood_depth.
  3. Для Выходных полигональных объектов введите flood_depth_polygons.

    Параметры инструмента Растр в полигоны

  4. Щелкните Запустить.

    Полигональный слой добавлен на карту и на панель Содержание. Вы будете использовать этот слой, чтобы определить, какие здания находятся в зонах, подверженных наводнениям. Выходной слой имеет поле с именем gridcode. Для каждого полигона этот атрибут содержит значение глубины затопления. Вы будете использовать это значение позже в этом уроке.

  5. На панели Содержание включите слой Study Area Buildings. Перетащите его над слоем flood_depth_polygons.

    Слой Study Area Buildings перемещен в верхнюю часть по отображению.

    Здания становятся видимыми на карте.

  6. На ленте, на вкладке Карта в группе Выборка, щелкните Выбрать по расположению.

    Инструмент Выбрать по расположению

    Инструмент Выбор по расположению выбирает объекты в одном слое, которые находятся в пространственном взаимодействии с объектами в другом слое, на основе заданных вами параметров. Вы хотите выбрать здания, поэтому в качестве входных данных вы выберете слой зданий.

  7. Убедитесь, что для Входных объектов выбран Study Area Buildings.

    Выбор по расположению Параметр Входные объекты

    В частности, вы хотите выбрать здания, которые находятся в пределах полигонального слоя глубины затопления.

  8. Для Выборки объектов выберите flood_depth_polygons.

    Выбор по расположению Параметр Выборка объектов

  9. Нажмите OK.

    На карте все здания, пересекающие зоны затопления, выделены светло-голубым контуром. Под картой указано общее количество выбранных зданий.

    Здания в районах, подверженных наводнениям

    Под картой указано общее количество выбранных зданий.

    Количество зданий, которые находятся в зонах затопления

    В этих потенциальных зонах затопления насчитывается 643 здания. Однако это число не говорит вам о глубине затопления для каждого здания. Здания, пострадавшие от более высоких паводковых вод, с большей вероятностью понесут больший ущерб.

  10. Сохраните проект.

Суммирование глубины наводнения и ущерба

Теперь, когда вы знаете, какие здания подвержены риску затопления, вы можете определить глубину затопления и потенциальный размер ущерба для каждого здания.

  1. На ленте в Поиске команд введите Суммировать в пределах. Выберите Суммировать в пределах (Инструменты анализа).

    Этот инструмент накладывает полигональный слой на другой слой, чтобы суммировать статистику полей атрибутов по этим пересекающимся объектам внутри полигонов. Вы наложите здания на полигоны затопления и добавите среднюю глубину каждого здания в новый слой зданий.

  2. Для Входных полигонов выберите Study Area Buildings.

    Параметр Входные полигоны

  3. Для Входных суммируемых объектов выберите flood_depth_polygons.

    Параметр Входные суммируемые объекты

  4. Для Выходного класса объектов введите Buildings_Flooded.

    Параметр Выходной класс объектов

    Затем вы зададите параметр, определяющий вычисляемую для каждого здания статистику. Код сетки или глубина затопления будут усреднены для каждого здания.

  5. Под Полями суммирования в качестве Поля выберите gridcode, а в Статистике выберите Среднее.

    Параметры Поля суммирования

  6. Снимите отметку Сохранить все входные полигоны.

    При снятой отметке в выходном слое будут находиться только выбранные здания.

    Снятая отметка Сохранить все входные полигоны

  7. Щелкните Запустить.

    Слой Buildings_Flooded будет добавлен на карту.

  8. На панели Содержание выключите слой Study Area Buildings.

    Присутствуют только те здания, которые были выбраны изначально.

  9. Щелкните правой кнопкой мыши слой Buildings_Flooded и выберите Таблица атрибутов.

    Опция Таблица атрибутов

    Появится таблица атрибутов слоя. Поле Код сетки Средний показывает среднюю глубину затопления каждого объекта здания в сантиметрах.

    Откройте таблицу атрибутов слоя.

    Основываясь на исследовании (Stowa, 2019), средний размер ущерба можно рассчитать исходя из глубины наводнения. Вы добавите еще одно поле в таблицу и выполните расчет, чтобы оценить этот размер.

    Примечание:

    Исследование, задокументированное в Stowa, 2019, является одним из примеров расчетов ущерба от наводнений. Вы захотите убедиться, что используете модель, которая наилучшим образом прогнозирует ущерб для ваших собственных проектов.

  10. На ленте в Поиске команд введите вычислить поле. Выберите Вычислить поле (Инструменты управления данными).

    Этот инструмент может одновременно добавлять поле и вычислять его на основе выражения.

  11. Для Входной таблицы выберите Buildings_Flooded.

    Параметр Входная таблица

  12. Для Имени поля (существующего или нового) введите DamageCosts.

    Параметр Имя поля

    Далее необходимо выбрать тип поля. Тип поля определяет, какие типы числовых или текстовых данных разрешены в новом поле. Тип поля double допускает числа с десятичными знаками.

  13. Для Тип поля выберите Двойной точности (64-битное с плавающей точкой).

    Параметр Тип поля

    Затем вы выберете тип выражения, который определяет язык кодирования вашего выражения. Вы будете использовать Arcade, язык программирования, специфичный для Esri, который может включать сложные вычисления.

  14. Для Типа выражения выберите Arcade.

    Параметр Тип выражения задан как Arcade.

    Затем вы создадите выражение. Выражение, которое вы хотите создать, является сложным, поскольку оно отличается в зависимости от того, глубина затопления здания больше или меньше одного сантиметра. Если она больше, вы будете использовать расчет размера из Stowa, 2019. Если она меньше, вы рассчитаете ущерб как нулевой, потому что точность расчета Stowa, 2019 снижается при небольших значениях глубины наводнения.

  15. В поле Выражение под Сумма ущерба= вставьте следующий код:
    if ($feature.MEAN_gridcode > 1) {
         (0.298 * (Log(0.01 * $feature.MEAN_gridcode)) + 1.4502) * 271 * $feature.Shape_Area
    }
    else {
         0
    }

    Выражение для расчета суммы ущерба от наводнений

  16. Щелкните Запустить.

    Поле DamageCosts появится справа от таблицы атрибутов. В нем указан оценочный размер ущерба от наводнения в евро.

    Оценочная сумма ущерба

  17. Закройте таблицу атрибутов.

    Закройте таблицу атрибутов.

    Вы будете использовать атрибут сумма ущерба для обозначения слоя Buildings_Flooded, чтобы здания с большей суммой ущерба выглядели иначе, чем здания с меньшей суммой ущерба.

  18. На ленте на вкладке Карта в группе Выборка щелкните Очистить.

    Кнопка Очистить

    Все выбранные объекты больше не являются выбранными.

  19. На панели Содержание щелкните правой кнопкой слой Buildings_Flooded и выберите Символы.

    Опция Символы

    Появится панель Символы.

  20. Под Основные символы выберите Градуированные цвета.

    Выберите символы градуированных цветов.

  21. Для Поля выберите DamageCosts.

    Выберите атрибут для назначения символов слою.

  22. В опции Цветовая схема отметьте Показать названия и Показать все. Выберите Желто-красная.

    Выберите Желто-красная цветовая схема.

    Объекты зданий на карте отображают предполагаемую сумму ущерба во время наводнения. Красный цвет соответствует более высоким размерам, а желтый - более низким размерам.

  23. На панели Содержание удалите flood_depth_polygons.

    На карте показаны здания, подверженные повреждениям, с их текущей высотой.

    Затопленные здания, наложенные на карту области проекта.

    Теперь, когда вы отобразили текущую ситуацию, вы рассчитаете потенциальный ущерб на будущий год.

Рассчет потенциального ущерба в 2050 году

Далее вы проанализируете потенциальный ущерб, основываясь на прогнозируемой высоте в 2050 году. Шаги выполнения этого анализа такие же, как шаги, которые вы выполнили для анализа текущей высоты. Однако вы не будете запускать все инструменты по одному. Вместо этого вы будете использовать модель, которая автоматизирует анализ и сэкономит время.

Часто пользователи ГИС повторно проводят одни и те же анализы, но каждый раз меняют только одну или две переменные.ModelBuilder запускает серию инструментов в рамках одного полного процесса. Модель шагов, которые вы только что выполнили, была предоставлена вам вместе с загруженным вами проектом. Сначала вы убедитесь, что ваши входные слои и карта готовы для повторного анализа.

  1. На панели Содержание отключите отображение слоев Buildings_Flooded и flood_depth. Включите слой Study Area Buildings.

    Далее вы откроете модель. Модель будет сохранена в наборе инструментов вашего проекта.

  2. На ленте на вкладке Вид в группе Окна щёлкните Панель Каталог.

    Кнопка Панель каталог

    Появится панель Каталог.

  3. Разверните Наборы инструментов. Разверните Model how land subsidence affects flooding.tbx.

    Расширенный набор инструментов

  4. Щелкните правой кнопкой Модель наводнения и выберите Редактировать

    Отредактируйте модель, чтобы понять содержащийся в ней рабочий процесс.

    Модель откроется в своем отдельном виде.

    Модели последовательно соединяют инструменты, ввод и вывод данных. В модели синие овалы представляют входные слои, желтые прямоугольники - инструменты, а зеленые овалы - выходные слои. Эта модель разделена на пять разделов и использует инструменты, которые вы уже использовали при анализе текущего набора данных высот. Вы подтвердите, что все входные данные верны для правильной работы модели.

    Примечание:

    Если вы не можете увидеть всю модель целиком, вы можете настроить вид модели. На ленте во вкладке ModelBuilder в группе Вид щелкните Вписать в окно.

  5. В модели, в группе Входная ЦМР дважды щелкните элемент Растр высот 2050.

    Элемент Растр высот 2050

    Обратите внимание, что для Elevation 2050 (cm) уже задан Растр высот 2050.

    Параметр Растр высот 2050

  6. Нажмите OK.
  7. В группе Выбрать здания в затопленных областях дважды щелкните элемент Study Area Buildings.

    Элемент Study Area Buildings

    Слой Study Area Buildings уже задан в качестве слоя зданий модели.

    Параметр Study Area Buildings

  8. Нажмите OK.

    Затем вы изучите вычисление растра, которое будет использоваться для проекций затоплений.

  9. В группе Вычисления глубины затопления дважды щелкните элемент Калькулятор растра.

    Элемент Калькулятор растра

    Параметры инструмента уже заполнены.

    Инструмент Калькулятор растра с заполненными параметрами

    В выражении слой flooded_area_2050 окружен символами процентов (%). Эти символы указывают на то, что слой не существует, но будет существовать к моменту запуска инструмента, поскольку его создал предыдущий инструмент в модели.

  10. Нажмите OK.

    Модель готова к запуску.

  11. На ленте во вкладке ModelBuilder в группе Запустить щелкните Запустить.

    Кнопка Запустить

    Когда инструмент в модели запущен, желтые элементы по одному становятся красными. Когда работа инструмент будет завершена, за инструментами и зелеными кружками выходного набора данных появится серая тень. Вы можете отслеживать процесс работы модели, наблюдая за изменением этих символов.

    Инструменты и слои с тенями, которые были запущены успешно

    Выполнение модели может занять несколько минут. По завершении в окне Модель наводнения появится надпись Готово.

    Окно Модель наводнения

  12. Закройте окно Модель наводнения и нажмите Да, чтобы сохранить изменения.

    Результаты модели будут добавлены на карту после и панель Содержание.

    Выходные данные модели в виде карты

    Группа ModelBuilder была добавлена на вашу карту в виде двух слоев: Buildings_Flooded (2):Buildings_Flooded_2050 и flood_depth_2050:flood_depth_2050.

    Вы переименуете эти слои, чтобы использовать простые имена.

  13. На панели Содержание переименуйте следующие слои:

    • Переименуйте Buildings_Flooded (3):Buildings_Flooded_2050 в Затопленные здания 2050.
    • Переименуйте flood_depth_2050:flood_depth_2050 в Глубина наводнений 2050.
    • Переименуйте Buildings_Flooded в Затопленные здания.
    • Переименуйте flood_depth в Глубина наводнений.

  14. Выключите Study Area Mask, Study Area Buildings и Затопленные здания 2050.
  15. Щелкните правой кнопкой группу ModelBuilder и выберите Разгруппировать.

    Опция Разгруппировка

    Два слоя из ModelBuilder больше не сгруппированы.

  16. Очистите выборку и сохраните свой проект.

Вы определили области, которые будут затоплены, а также предполагаемый размер ущерба на сегодня и после прогнозируемого опускания суши в 2050 году. Вы также использовали модель для повторения процесса анализа. Далее вы сравните результаты, чтобы увидеть влияние проседания грунта на здания и имущество.


Сравнение сценариев наводнений

Чтобы понять потенциальный ущерб, вы сравните свой набор данных за текущий год с набором данных за 2050 год. Вы изучите изменения в масштабах наводнений и ущерба.

Сравнение глубин наводнений

Во-первых, вы увидите, как изменятся масштабы наводнений в период с сегодняшнего дня по 2050 год.

  1. На панели Содержание переместите слой Глубина наводнений ниже слоя Глубина наводнений 2050.
  2. Под слоем Глубина наводнений 2050 щелкните символ правой кнопкой и нажмите контекстное меню Непрерывная цветовая схема. Выберите Батиметрия #3 и обратите цветовую схему.

    Слой глубины затопления 2050 года использует ту же цветовую гамму, что и слой для глубины затопления в настоящее время, но они имеют разные диапазоны значений глубины затопления. Вы измените символы для глубины затопления в настоящее время, чтобы они соответствовали символам прогноза на 2050 год.

  3. Выключите слой Глубина наводнений. Щелкните правой кнопкой слой и выберите Символы.
  4. На панели Символы щелкните кнопку Опции и выберите Импорт из слоя.

    Опция Импорт из слоя

    На панели Геообработка откроется инструмент Применить символы слоя.

  5. Для Слоя символов установите Глубина наводнений 2050.

    Параметры инструмента Применить символы из слоя

  6. Щелкните Запустить.

    Слои Глубина наводнений и Глубина наводнений 2050 имеют одинаковые символы для удобства сравнения.

    Слои наводнений с одинаковыми символами

    Чтобы сравнить слои, вы будете использовать инструмент Спрятать. Этот инструмент позволяет смахнуть карту, чтобы скрыть один слой, открыв слой, лежащий под ним.

  7. На панели Содержание щелкните слой Глубина наводнений 2050, чтобы его выбрать.
  8. На ленте на вкладе Растровый слой в группе Сравнить щелкните Спрятать.

    Инструмент Спрятать

  9. На карте перетащите, чтобы увидеть слой Глубина наводнений под слоем Глубина наводнений 2050.

    Сравнение двух слоев глубины затопления

    Примечание:

    В зависимости от того, где вы разместите указатель на экране, вы можете скрывать слой по вертикали или по горизонтали.

    Слой Глубина наводнений 2050 более темного синего цвета, это указывающий на то, что вода глубже из-за расчетов растра проседания, которые вы выполнили ранее. В 2050 году будет затоплена более существенная часть изучаемой области, чем сегодня.

  10. На панели Содержание выключите слои Глубина наводнений и Глубина наводнений 2050.
  11. На ленте на вкладке Карта щелкните Исследовать, чтобы деактивировать шторку.

Сравнение предполагаемого ущерба от наводнения

Теперь, когда вы оценили области, которые могут быть затоплены, и их глубину, вы изучите потенциальный ущерб, нанесенный зданиям. Как и с глубиной наводнения, вы будете сравнивать ущерб от наводнения с помощью инструмента Спрятать. Сначала вы измените символы для слоя Затопленные здания 2050, чтобы они соответствовали слою Затопленные здания для более точного сравнения.

  1. На панели Содержание переместите слой Затопленные здания ниже слоя Затопленные здания 2050.

    Переместите слой Затопленные здания.

  2. Убедитесь, что включены слои Затопленные здания и Затопленные здания 2050.
  3. Щелкните слой Затопленные здания 2050, чтобы выделить его.
  4. На ленте во вкладке Векторный слой, в группе Отображение, щелкните Импорт.

    Кнопка Импорт

    Появится окно Импорт символов.

  5. Для Слоя символов выберите Затопленные здания.

    Окно Импорт символов

  6. Нажмите OK.

    Оба слоя, представляющие предполагаемый ущерб от наводнения, используют одинаковые цветовые схемы и диапазоны значений.

    Оба слоя зданий будут использовать одинаковые символы.

  7. Используйте инструмент Спрятать, чтобы сравнить предполагаемый ущерб между потенциальными наводнениями сегодня и в 2050 году.

    Сравнение ущерба для зданий с помощью инструмента Спрятать

    В слое Затопленные здания 2050 больше зданий более темных цветов, чем в наборе данных, представляющем наводнение на сегодняшний день. Есть также еще много зданий, которые будут затоплены в 2050 году, особенно в центральной и восточной частях изучаемой области. Большинство из этих строений представляют собой небольшие здания, которые понесут меньший ущерб.

    Наконец, вы рассчитаете и сравните общий размер ущерба на сегодняшний день и на 2050 год.

  8. На панели Содержание щелкните правой кнопкой мыши слой Затопленные здания и выберите Таблица атрибутов.
  9. Щелкните правой кнопкой мыши на заголовке поля Сумма ущерба и выберите Показать статистику.

    Статистика поля DamageCost

    Откроется панель Свойства диаграммы и появится диаграмма Распределение сумм ущерба. На панели Свойства диаграммы показаны средний ущерб для каждого здания и сумма ущерба.

    Суммарная статистика для поля с суммой ущерба

    По вашим оценкам, общая стоимость ущерба составляет более 318 млн евро, в среднем 495 тыс. евро на здание.

  10. Закройте таблицу атрибутов и диаграмму.
  11. На панели Содержание щелкните правой кнопкой мыши слой Затопленные здания 2050 и выберите Таблица атрибутов.

    Таблица атрибутов показывает, что существует 3860 объектов, которые могут пострадать от наводнения. Это еще 3217 зданий, которым будет нанесен ущерб в ближайшие несколько десятилетий.

  12. Щелкните правой кнопкой мыши на заголовке поля Сумма ущерба и щелкните Показать статистику. Рассмотрите панель Свойства диаграммы.

    Суммарная статистика для поля с суммой ущерба

    Общий ущерб в 2050 году оценивается как 384 млн евро. Средняя сумма ущерба на одно строение составляет 99 тыс. евро. Будет повреждено больше зданий, но при меньших затратах на одно строение.

  13. Закройте таблицу атрибутов и диаграмму.
  14. Сохраните проект.

Вы сравнили размер ущерба визуально на карте и количественно, запустив статистику. К 2050 году увеличится число строений, которые пострадают от наводнений из-за проседания земли. Это приведет к увеличению общей суммы ущерба. Однако это увеличение числа строений, по-видимому, касается зданий меньшего размера. Поскольку это небольшие здания с меньшим размером ущерба на одно здание, снижается средняя величина ущерба на объект.

В этом руководстве вам были предоставлены наборы данных о высотах из области недалеко от Амстердама. Вы подготовили свои данные для растрового анализа и рассчитали новый набор данных высот на 2050 год. Используя два наборов данных о высотах вы смогли проанализировать, как одно и то же наводнение нанесет больший ущерб в будущем из-за проседания земли. Вы наблюдали эти изменения как визуально, так и с помощью суммарной статистики.

Вы можете найти больше учебных пособий в галерее учебных пособий.