地貌分析软件RiverTools 4.0 功能详解

RiverTools 4.0 有哪些新功能？

 

支持大多数主流系统

RiverTools 4.0 支持：

• Windows XP, Vista, 7, 8 和 10 (32 位和 64 位)
• Macintosh OS X (10.4 及更高版本，64 位)
• Linux (32 位和 64 位)

 

RiverTools 4.0 在内部根据需要采用 64 位整数来索引和处理超大数据集。在索引大型数字高程模型时，RiverTools 掩膜文件也会在必要时使用 64 位整数。

 

新增了对新型 RTG 数据类型的支持，包括："双长"整数（64 位，LONG64）以及无符号 2 字节（UINT）、4 字节（ULONG）和 8 字节（ULONG64）整数。

 

全新的多模式图形系统

• 现在可以在整个图形系统之间切换两种模式：一种是提供蕞快渲染速度的"直接图形"模式，另一种是提供更多控制和更精美、具有出版品质图形的"对象图形"模式。
• 除了 40 个经典的 IDL 颜色表和 8 个额外的 RiverTools 3.0 颜色表外，现在还新增了来自 Cynthia Brewer 系列的 35 个新颜色表。
• 当通过 显示 → 掩膜区域 查看 RTM 文件或通过 显示 → ESRI Shapefile 查看 shapefile 时，可以通过从 11 个新的离散调色板中选择颜色来为单个实体着色。这些调色板包括：加法色、减法色、ROYGBIV 色彩、RGB 角点色、牛顿色、歌德色、芒塞尔色、RT3 绘图色、RT3 河流色、流域色和随机密度色。其中，牛顿色、歌德色和芒塞尔色是基于色轮的调色板。
• 已将 RiverTools 3.0 中用于绘图和背景的 24 种自定义颜色替换为一组 147 种网络安 全色。这些颜色在 HTML 和 CSS 规范中定义。可以在 文件 → 设置颜色 对话框中点击新的"列表"标签页查看这些颜色及其名称。

 

全新的多层绘图能力

显示 → 多层绘图 对话框已全重新设计。它采用了添加/移除风格的对话框，并配有"添加栅格"和"添加矢量"按钮。每个图层可以单独隐藏或显示，显示窗口可以随时调整大小。该对话框在直接图形模式和对象图形模式下工作方式相同，无论是否使用地图投影。

 

改进的 DEM 导入与导出支持

• 改进了导入 ARC FLT 二进制栅格、GeoTIFF 和 GMT/NetCDF 格式 DEM 的能力。当这些 DEM 的地理参考信息不完整时，RiverTools 4.0 使用更先进的逻辑来确定缺失信息，并提供了信息更丰富的警告对话框。
• 导入 GeoTIFF 格式的 DEM 不再受可用 RAM 容量的限制。同时，增加了对将 DEM 存储为一系列图块的"分块"GeoTIFF 文件的支持。
• 使用"匹配通配符"导入同一格式的多个 DEM 的能力已扩展到以下 DEM 格式：栅格化 ASCII XYZ（行主序）和 GeoTIFF。
• 在 文件 → 导入 DEM 中增加了更多导入 ASCII DEM 的方式。当前选项包括：ARC 栅格化 ASCII Z、栅格化 ASCII Z（行主序）、栅格化 ASCII XYZ（行主序）和不规则 ASCII XYZ。
• 为 文件 → 导出栅格 增加了"匹配通配符"支持。
• 增加了直接导入"Surfer 7"格式（扩展名为".grd"）DEM 的能力。

 

改进的 RiverTools 矢量导出支持

• 文件 → 导出矢量 → 边界 对话框现在允许您从 36 种不同的属性中选择，这些属性可以选择性地计算并保存在 shapefile 的属性表中。它还拥有更简化的图形用户界面。
• 文件 → 导出矢量 → 河道 对话框仍然允许您从 20 种不同的属性中选择，这些属性可以选择性地计算并保存在 shapefile 的属性表中。

 

改进的地图投影支持

在直接图形模式下，RiverTools 4.0 提供了与 RiverTools 3.0 相同的 17 种地图投影，用于数据可视化。其中许多仅对地球的球面椭球体模型有效。在新的对象图形模式下，RiverTools 4.0 提供了一套 36 种 GCTP 地图投影，其中大多数对任意椭球体模型都有效。显示 → 地图投影信息 对话框已全重新设计，现在提供五个标签页，分别称为"投影"、"网格"、"线条"、"椭球体"和"范围"。当您在"投影"标签页中选择一个地图投影时，对话框会变为显示适用于该投影的所有设置。默认设置基于当前所选 DEM 的地理边界框。"网格"标签页提供了在图像上叠加经纬线网格或地平线的选项。"线条"标签页提供了叠加海岸线、主要湖泊、国界、美国各州和加拿大各省边界的矢量的选项。它还有一个"仅绘制地图"按钮，可以独立于 DEM 或其他 RiverTools 栅格仅显示这些线条。"椭球体"标签页让您可以从 50 多种不同的地球椭球体模型中选择。"范围"标签页让您可以指定要用地图投影显示的区域范围，该范围可能大于或小于当前所选 DEM 的地理范围。

 

对 显示 → 密度图 对话框的改进

显示 → 密度图 对话框现在提供两种不同的方法，用于为栅格中的值分配颜色以创建彩色图像。第壹种方法"颜色表拉伸"，使用一个"拉伸函数"将栅格中的值映射到所选颜色表中的颜色。RiverTools 4.0 在"拉伸类型"下拉列表中提供了丰富的数学"拉伸函数"供选择。其中许多函数具有可以调整的实值参数。现在增加了"绘制拉伸"和"绘制等面积"按钮，用于显示数学拉伸函数或针对特定栅格的"等面积函数"（基于图像的累积分布函数）。除了"颜色表拉伸"选项外，还有"调色板循环"选项用于为栅格值分配颜色。这将栅格值映射到离散调色板中的颜色。有许多新的离散调色板可供选择，其中许多基于知名的色轮。在原"开始"按钮旁边新增了一个"新建"按钮，该按钮使图像显示在新窗口中，而不是重复使用先前密度图的现有窗口。

 

对 显示 → 山体阴影 对话框的改进

新的 显示 → 山体阴影 对话框有两个标签页，分别称为"选项"和"颜色"。"选项"标签页具有创建山体阴影图像的原标准选项。"颜色"标签页允许您选择任一栅格作为着色的基础（而不是仅有限于 DEM 本身），这意味着您可以将"山体阴影"结果应用于任一密度图。"颜色"标签页中的其他控件与 显示 → 密度图 对话框中的控件相同，如上所述。

 

许多新工具和对话框

• 文件 → 启动时使用当前设置
• 准备 → 比较栅格
• 提取 → 基于 D8 的栅格 → 流向角度
• 提取 → 基于 D8 的栅格 → 河道栅格
• 提取 → 基于 D8 的栅格 → 流域总和
• 提取 → 基于 D8 的栅格 → Pfafstetter 流域编码（见下文）
• 提取 → 形态测量栅格（见下文）
• 提取 → 掩膜 → Pfafstetter 掩膜（见下文）
• 提取 → 无洼地 DEM
• 窗口 → 更改设置
• 用户 → 帮助

 

新的 提取 → 形态测量栅格 对话框

这个新对话框提供了一长串可供选择的"形态测量"变量。这些变量包括导数的有限差分估计、数学运算以及多种类型的曲率，如平面曲率、剖面曲率、切向曲率、流线曲率和拉普拉斯曲率。这些运算可以应用于 DEM 本身或任一其他 RiverTools 栅格。有多种方法可以估算这些派生栅格中的导数，该对话框提供了有名的 Evans (1972) 二次方法或 Zevenbergen 和 Thorne (1987) 的"部分四次"方法。尽管阶数较低，Evans (1972) 的方法已被证明对 DEM 中的噪声较不敏捷。

 

对 RiverTools "质量通量法"的改进

Rivix 软件开发的用于计算收敛和发散地形下的总汇水面积和单位汇水面积的"质量通量法"，可以说是计算这些量的终 极算法。该算法基于计算流体动力学概念，性能显著优于其他方法，如有名的 D8 和 D-Infinity 算法。在 RiverTools 4.0 中，此算法进一步改进，以处理在极少数情况下可能出现的一些特殊情况。

 

 

简化、更标准化的对话框

RiverTools 中的大多数对话框都已简化，以提供更多选项，同时以更标准化的方式呈现这些选项，具有更简洁的屏幕界面并使用标签页。以下是一些经过重新设计并增强了新功能的对话框：

• 显示 → 密度图
• 显示 → 等值线图
• 显示 → 山体阴影
• 显示 → 山体坡向
• 显示 → 河网
• 显示 → 点 / 源
• 显示 → 掩膜区域
• 显示 → 函数
• 显示 → ESRI Shapefile
• 显示 → DLG - SDTS
• 文件 → 打印选项
• 文件 → 导出矢量 → 河道
• 文件 → 导出矢量 → 边界

显示 → 表面图 对话框已被移除，因为其功能由工具菜单中新的交互式"表面缩放"工具更好地提供。

 

支持更多格式的图像保存，包括 KML 和 PDF

• 现在可以直接将图像保存为以下任一格式：Windows 位图 (BMP)、Windows 增强型图元文件 (EMF)、封装 PostScript (EPS)、PostScript (PS)、GIF、JPEG、JPEG 2000 (JP2)、KML、KMZ、PDF、PICT、PNG 和 TIFF。
• 现在可以将覆盖 DEM 空间范围的图像保存为 KML（Keyhole 标记语言）格式，并附带 DEM 的地理参考信息。然后可以直接在 Google Earth 中查看这些图像。覆盖全球的 DEM 可以叠加在整个地球上。KML 图像使用 Google/Bing 球体的属性进行保存。
• 现在可以直接保存为 PDF 格式，而无需先保存为 PostScript。
• 所有新的图形格式在直接图形和对象图形模式下都受支持。
• "保存窗口"对话框包含一个"以 DEM 的全分辨率保存图像？"选项，有助于保存很大的图像。图像会在缓冲区中生成，不受系统显卡的限制。

 

用于计算 Pfafstetter 流域编码的新工具

Otto Pfafstetter 是一位巴西工程师，他开发了一种通用的自动化方法，将流域划分为水文单元层次结构，称为 Pfafstetter 编码系统。每个"单元"被分配一个惟一的整数代码。这些代码设计巧妙，通过仅比较代码本身，就可以快速回答关于流域和子流域的相对位置、大小或"包含关系"的各种问题。RiverTools 4.0 现在可以使用很快速的算法计算这些代码。在 RiverTools 的实现中，DEM 中的每个栅格单元都被分配了自己的代码，从而创建一个"Pfafstetter 栅格"。增加了两个用于处理这些代码的新工具：提取 → 基于 D8 的栅格 → Pfafstetter 流域编码 和 提取 → 掩膜 → Pfafstetter 掩膜。第壹个工具生成一个 RTG 文件，可以通过 显示 → 密度图 查看。第二个工具生成一个 RTM 文件，可以通过 显示 → 掩膜区域 查看。

 

创建具有平滑高程剖面的 DEM 的新工具

提取 → 派生栅格 → 剖面平滑 DEM 可以处理具有"阶梯状"河道高程剖面的 DEM，并创建一个高程相似但高程剖面沿下游平滑变化、河道坡度更真实的新 DEM。这些栅格可用于更好地支持基于 D8 的空间水文模型中的运动波流量演算。

 

对 提取 → RT 树文件 的改进

提取 → RT 树文件 对话框中的"所有排向 RTM 掩膜的流域"选项已得到改进，以处理更复杂的情况，例如排向具有一个或多个出口的湖泊的流域。

 

使用 显示 → 栅格序列 创建 AVI 和 MP4 视频

显示 → 栅格序列 对话框可用于为已保存为 RiverTools 序列文件的栅格堆栈创建彩色图像动画。它还具有多种用于与可视化交互和提取信息的工具，例如"值缩放"、"时间剖面"和"动画剖面"工具。现在可以将这些动画保存为 AVI 和 MP4 格式的视频。

 

河道剖面工具中新的曲线拟合选项

河道剖面工具现在允许您从 11 种不同的函数形式中选择，并找到使高程与河道距离纵向剖面数据拟合蕞佳的参数。其中一些是根据地貌演化数学模型推导出的理论形式。

 

改进和更新的教程

RiverTools 教程已更新，增加了新的课程和新的图形。教程使用的所有数据现在都包含在 RiverTools 附带的示例数据中。教程可通过 帮助 → 教程 访问。

 

在用户菜单中添加了 TopoFlow 1.6 水文模型

RiverTools 4.0 附带一个开源的、基于 D8 的空间水文模型，称为 TopoFlow 1.6。TopoFlow 1.6 使用 IDL 编写，具有基于向导的图形用户界面，提供了多种方法来模拟不同的水文过程。它还具有许多用于准备输入数据的工具，包括其自己的短波和长波辐射计算器。TopoFlow 1.6 包含在"用户"菜单中，作为如何使用 IDL 编写的插件扩展 RiverTools 的示例。

 

为示例数据增加了许多新数据集

RiverTools 附带几个示例 DEM 数据集，这些数据集安装在 RiverTools 主目录（或安装目录）中。该目录在 RiverTools 3.0 中称为"basins"，但在 RiverTools 4.0 中已重起名为"data"。此版本增加了几个新数据集。包含的数据集有：Beaver_Creek_Geo、Beaver_Creek_UTM、Grand_Canyon、Harvard_Glacier、Helens（圣海伦斯山）、Kasei_Valles（火星）、Kentucky_Rills、KY_Sub、Mount_Sopris、Oahu、RTS_Examples、SDTS、Shapefiles、Small、Test_Surfaces 和 Upper_Snake_CO。

RiverTools 4.0 教程所需的所有数据现在都包含在示例数据中。

 

在示例数据中增加了测试表面集合

新的 RiverTools "data" 目录包含一个名为"Test_Surfaces"的子目录，其中包含各种可用于测试的不同数学表面的 DEM。每个 DEM 大小为 200 列 x 200 行。例如，这些 DEM 可用于测试和比较计算总汇水面积和单位汇水面积（TCA 和 SCA）的不同算法。

 

提取 → 河网 现在可以移除蕞小 1 级河道

提取 → 河网 对话框现在提供了移除 Horton-Strahler 级别为 1、且长度、面积或坡度小于给定阈值的河道的选项。此选项在应用任一方法修剪 RiverTools 树文件以获得河网之后应用。

 

任一 RTG 文件现在都可以拥有自己的 RTI 文件

在以前的版本中，RiverTools 使用单个 RiverTools 信息文件来为给定数据集的所有 RiverTools 栅格文件提供地理参考。这导致了在某些情况下，RiverTools 无法总是可靠地确定 RTG 文件的数据类型。现在，任一 RTG 文件都可以拥有自己的 RTI 文件，该文件指定其数据类型以及其他地理参考信息。如果存在，RiverTools 将首先检查此文件以获取数据类型，而不是根据其他信息计算。一些创建 RTG 文件的提取例程现在会自动创建相应的 RTI 文件。

 

创建无洼地 DEM 的新选项

Wang 和 Liu (2006) 的洼地填充算法现在可通过 提取 → 无洼地 DEM 对话框使用。它提供的结果与 RiverTools 通常使用的算法相同，但在某些情况下可能更快。

 

改进的错误处理系统

RiverTools 4.0 采用新的错误处理系统，在遇到异常时不允许处理继续。在 RiverTools 3.0 中，处理错误可能会触发一系列需要单独关闭的"级联"错误窗口。新系统不会发生这种情况。

 

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