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正六角形DEMにおける 再帰的流域処理関数 野上 道男 日本大学文理学部 [email protected] シミュレーション DEM 地形発達

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正六角形DEMにおける 再帰的流域処理関数

野上 道男

日本大学文理学部

[email protected]

シミュレーション

DEM

地形発達

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蜂は六角形の巣を作り、

人間は長方形の煉瓦を作った

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正六角形DEMは存在しない

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正六角形DEMの寸法

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六角形を潰して長方形とする 辺長と位相は保存する

正方形DEMとして格納する 連結を規制する

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正六角形 DEM 採用の損得

デメリット

・緯度経度法 DEM から新たに生成する必要がある

・計算後、地図表現のため復元する必要がある

メリット

・結節点は2川合流か延長に限定される

・異方性は小さい

1次元モデルの2次元への拡張が適切に行われる

(2次元フラックスの計算アルゴリズの簡明化)

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水系網を再帰的に走査するC言語関数

流路長(上・下流点からの距離)の計算

(上)流域面積の計算

流量(フラックス)の計算->流出モデル

セディメント・フラックスの計算

フラックスの入出力の差が標高(地形)変化

-> 地形変化のシミュレーション

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流路長を計算する再帰関数

上流からの流路長の再帰的定義

最上流(水源)点の流路長=1単位

その点までの流路長=上流点の流路長+1単位

特定点(例えば海)に達すると終了

下流からの流路長の再帰的定義

その点までの流路長=下流点の流路長+1単位

水源点で走査終了(行き先ポインタが無い)

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流域走査のためのポインタテーブル

ある点について

どこに流れていくか

->唯一とする:河川は分流しない

どこから流れてくるか

->最大2方向(六角形DEMの場合)

(2川合流2:延長1:水源点0)

(海の場合、稀に3方向)

これらを配列に格納: FDM

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方位コード

10

17 ← ○ → 19

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方位による座標の変化

X方向: code%8 - 2

Y方向: code /8 - 2

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流域面積を計算する再帰関数

流域面積の再帰的定義

2川合流の場合

流域面積=右の支流面積+左の支流面積+1単位

延長の場合

流域面積=上流面積+1単位

最上流(水源点)の場合

流域面積=1単位

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流域ピクセル数を返す再帰関数 calcdrn

00 int caldrn(int wn, int wm, unsigned char wdir)

01 { int m, n;

02 unsigned char dir1,dir2, dir3; // 方向コード

03 int s1, s2, s3; // 流域ピクセル数

04

05 if (fdm[wn][wm][0]==ob) return(0);// ob:対象外

06 n=wn+wdir/8-2; m=wm+wdir%8-2; // 行先の座標取得

07 if (n==0 || n==NS-1 || m==0 || m==WE-1) return(0);

08 if (fdm[n][m][0]==ob) return(0); // ob:対象外

09 dir1=fdm[n][m][1];

10 if (dir1==0) // 流入方向がない

11 return (1); // (水源点)

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12 else // 第1流入はあるが

13 { s1=caldrn(n,m,dir1);

14 If ((dir2=fdm[n][m][2])==0) // 第2流入はない

15 return(s1+1); // 上流ピクセル数に1を加算

16 else // 第2流入はあるが

17 { s2=caldrn(n,m,dir2);

18 If ((dir3=fdm[n][m][3])==0) // 第3流入はない

19 return(s1+s2+1)

20 else // 海の場合のみ、3方向

21 { s3=caldrn(n,m,dir3); // からの流入がありうる.

22 return(s1+s2+s3);

23 }

24 }

25 }

26 }

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サンプル地形(八海山:六日町盆地)

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海(300m等高線)からの距離

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流域面積(水系網のように表示)

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水系網と海からの距離

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全ての点は水系網を通じて連結している

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斜面発達方程式(平野モデル)

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河川縦断形発達モデル(野上モデル)

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基礎方程式(フラックス表現)

Q = k(∂u/∂x) ----(1)

Q = a exp(rx)(∂u/∂x) ----(2)

ここで、点 x における高度を u とし、

Q はその点でのセディメントフラックスである.

流入する Q と流出する Q の差が高度変化となる = 保存則

地形発達の(拡散方程式)モデル

k は斜面領域(1)の拡散係数(風化プロセスと営力に依存)

河川領域(2)では、流域面積の平方根を距離 x と見なし、

a は河川領域境界点における拡散係数

r は拡散係数の下流への増加を表す係数

(河川縦断形の凹形度を表す)

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