Menggunakan DEM untuk menemukan kawah yang teduh secara permanen

8

Saya menggunakan ArcGIS Pro untuk mencoba mengidentifikasi kawah yang dibayangi secara permanen di Kutub Utara Bulan. Gambar di bawah adalah tangkapan layar DEM yang saya gunakan yang dikumpulkan dari laser altimeter pada Lunar Reconnaissance Orbiter. Ini tersedia untuk diunduh dari USGS di sini : Cuplikan layar lapisan DEM (diproyeksikan dalam Stereografi Kutub Utara dengan GCS_Moon_2000)

Saya dapat menggunakan alat Hillshade dengan sudut ketinggian rendah dan model_shadows dihidupkan untuk membuat raster seperti yang di bawah ini yang menunjukkan daerah gelap kawah untuk kondisi pencahayaan tertentu. Gambar di bawah ini menunjukkan hasil Hillshade dengan Azimuth 315 deg dan Altitude 5 deg.Cuplikan layar pemrosesan hillshade pada DEM dengan Azimuth 315 deg dan Altitude 5 deg

Dalam dunia yang disederhanakan, saya bisa menjalankan hillshade ini untuk berbagai input Azimuth dan menjumlahkan raster yang dihasilkan. Pixel yang masih memiliki nilai 0 akan menjadi daerah yang dibayangi secara permanen. Namun ada satu masalah dengan rencana ini. Bulan tidak rata, terutama di atas wilayah yang begitu luas. DEM ini mencakup seluruh permukaan Bulan utara dari 75 derajat lintang dan bahkan lebih rendah di sudut-sudut. Karena itu, ketinggian matahari akan sangat bervariasi untuk berbagai piksel dalam gambar.

Untuk meringkas: Apakah ada cara untuk menghitung bayangan yang disebabkan oleh medan pada permukaan bola yang besar?

Alat Hillshade hanya beroperasi pada peta planar.

EDIT: Esri memiliki halaman bantuan di mana mereka pada dasarnya memberi Anda rumus hillshade dan menjelaskan semua persyaratan. Saya dapat memodifikasi rumus ini dengan menghitung sudut azimuth dan zenith yang unik untuk setiap piksel. Hasilnya di bawah ini hampir apa yang saya cari. Dalam gambar ini, matahari berada di bagian atas halaman dan mudah untuk melihat bagaimana kelengkungan bulan membuat sisi lain lebih gelap karena sudut zenith yang lebih tinggi. Satu-satunya hal yang hilang dari gambar ini adalah bayangan, itulah sebabnya beberapa dinding kawah pada gambar bawah masih menyala meskipun berada di sisi yang jauh dari cahaya. Sayangnya, saya tidak dapat menemukan dokumentasi tentang bagaimana bayangan dihitung. masukkan deskripsi gambar di sini

Michael
sumber
Anda sudah menghitung sudut matahari dll untuk semua lokasi di bulan untuk digunakan sebagai input ke rumus hillshade?
BERA
Bisakah Anda menghasilkan raster sudut matahari yang jelas, kemudian membaginya menjadi kelas-kelas berdasarkan sudut matahari, menjalankan shading di dalam kelas? Semakin banyak kelas, semakin akurat outputnya, tetapi semakin sedikit detail algoritme yang digunakan dan semakin lama waktu yang dibutuhkan. Mungkin kelas yang tumpang tindih, lalu gabungkan outputnya entah bagaimana?
Spacedman
Untuk setiap sel dan setiap hari di tahun lunar, Anda harus menghitung sudut matahari yang mirip dengan itacanet.org/the-sun-as-a-source-of-energy/… dan membandingkannya dengan sudut ke garis punggungan.
FelixIP
Ada perangkat radiasi matahari yang disertakan dengan ekstensi analis spasial. Silahkan lihat di sini. pro.arcgis.com/en/pro-app/tool-reference/spatial-analyst/…
GBG

Jawaban:

1

Maaf membuat Anda semua menggantung dalam ketegangan saat saya menyelesaikan proyek ini! Saya akhirnya menemukan solusi yang sedikit pintar untuk menghasilkan bayangan untuk permukaan melengkung. Saya membuat raster nilai garis lintang, kemudian menggunakan Raster Calculator untuk mengambil sinusnya, dan mengalikannya dengan jumlah raster DEM dan jari-jari Bulan (1737400 m). Ini menciptakan model permukaan dengan kelengkungan Bulan yang tertanam di dalamnya.

Pada titik ini, saya dapat menggunakan alat Hillshade standar dengan Model Shadows dihidupkan. Saya menjalankan ini sebagai proses batch yang memvariasikan azimuth dari sumber cahaya sebanyak 30 derajat setiap kali dan menggunakan ketinggian 1,54 derajat (kemiringan sumbu Bulan). Saya kemudian merangkum semua raster ini bersama-sama, mengklasifikasikan ulang daerah-daerah dengan piksel bernilai nol, dan mengonversinya menjadi fitur poligon. Berikut ini beberapa gambar hasil saya. Mereka terlihat cukup bagus!

Proyeksi stereografik hasil Hillshade pada DEM lengkung kutub utara dengan Azimuth 0 derajat

Proyeksi ortografis dari daerah-daerah teduh menampilkan kelas atas DEM kutub utara

Michael
sumber