Interpolacja przestrzenna koryta rzeki na potrzeby modelowania - porównanie metod

• Autorzy: Bogusz A. , Orczykowski T. , Zdralewicz M.

Warianty tytułu

EN

Riverbed interpolation for modeling – methods comparison

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jednym z istotnych problemów modelowania hydraulicznego jest właściwe odwzorowanie geometrii koryta i doliny cieku. W przypadku modeli dwuwymiarowych, głównym źródłem informacji przestrzennych są dane pozyskane metodą skaningu laserowego (ALS). Pomimo swojej generalnie dużej dokładności w dolinie, nie odwzorowują one jednak koryta rzeki, co wynika z procesu pozyskiwania materiału, podczas którego użyta wiązka laserowa nie jest w stanie spenetrować głębi wody i zostaje odbita od lustra, bądź zaabsorbowana przez wodę. Konieczne jest więc uzupełnianie batymetrii koryta właściwego na podstawie danych ze standardowych pomiarów geodezyjnych, z wykorzystaniem metod interpolacyjnych w celu uzyskania ciągłości przestrzennej. W przypadku modeli jednowymiarowych czy quasi -dwuwymiarowych pomiary geodezyjne są głównym źródłem danych geometrycznych, jednak ze względu na pracochłonność oraz duże koszty, przekroje poprzeczne wykonywane są najczęściej w zbyt dużych odległościach od siebie. Prowadzi to do pojawiania się niestabilności w modelach, a w przypadku rzek meandrujących, dochodzi do dublowania bądź pomijania części natężenia przepływu podczas symulacji. W celu stworzenia poprawnego modelu zachodzi więc konieczność zagęszczania przekrojów pomierzonych w terenie. Podobnie jak w przypadku modelowania dwuwymiarowego, część dolinową pozyskać można z danych lidarowych, jednak uzupełnienie geometrii koryta właściwego opiera się na metodach interpolacyjnych. Celem prezentowanej pracy jest przedstawienie możliwości uzupełniania informacji o przekrojach korytowych na przykładzie dwóch metod: z poziomu systemu modelowania MIKE 11 oraz narzędzia własnego, wykorzystującego aplikację ArcGIS, jak również wskazanie wad i zalet każdej z nich.

EN

One of the important problems of hydraulic modeling is the appropriate representation of the geometry of the main river channel and valley. In the case of two-dimensional models, the main source of spatial information is data obtained by laser scanning (ALS). In spite of its generally high precision in the valley, the result for main riverbed doesn’t correspond to the reality, due to the data acquisition process. During the process, laser beam is not able to penetrate the water, most of the beam is absorbed by the water and there is either no return signal or it is very weak and distorted. It is therefore necessary to generate the channel bathymetry data by conducting the interpolation technics on the data collected by the field survey. In the case of one-dimensional models or quasi-two-dimensional the field measurements are the main source of geometric data, but due to high labor costs, the measurements of the cross-sections are usually performed at large intervals. Sparse cross-section data lead to instability in the models, and also in the case of meandering rivers, portion of the discharge may be omitted or doubled. Solution to the problem is a densification of the cross-sections data inserted in to the model. Additional spatial data for the terrain can be derived from the digital elevation model (DEM) and data for the river channel needs to be interpolated from measured crosssections. The main goal of this paper is to present methods of the channel bathymetry data interpolation and to highlight the advantages and the disadvantages of the assessed technics. Described interpolation technics are carried out either in ArcGIS or MIKE 11 applications.

Słowa kluczowe

PL

batymetria; koryta rzeczne; modele hydrauliczne; modele obliczeniowe; modele jednowymiarowe; modele dwuwymiarowe; model MIKE 11; Numeryczny Model Terenu; interpolacje

• Wydawca: -
• Czasopismo: Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich
• Rocznik: 2012
• Numer: 3/III
• Opis fizyczny: s.135-143,rys.,bibliogr.

Twórcy

autor

Bogusz A.

• Centrum Modelowania Powodziowego, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej - Państwowy Instytut Badawczy, Oddział we Wrocławiu, ul.Parkowa 30, 51-616 Wrocław

autor

Orczykowski T.

• Centrum Modelowania Powodziowego, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej - Państwowy Instytut Badawczy, Oddział we Wrocławiu, ul.Parkowa 30, 51-616 Wrocław

autor

Zdralewicz M.

• Centrum Modelowania Powodziowego, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej - Państwowy Instytut Badawczy, Oddział we Wrocławiu, ul.Parkowa 30, 51-616 Wrocław

Bibliografia

• Borkowski A., Gołuch P., Wehr A. Rejestracja doliny rzeki Widawy z wykorzystaniem lotniczego skaningu laserowego. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, vol.16, Olsztyn2006, s.53-62
• DHI Mike 11: A Modelling System for Rivers and Channels, vol.1,User Guide, DHI Software 2009, 328 ss.
• Kopacz M. Koncepcja uproszczonego modelowania relacji 'użytkowanie terenu - zanieczyszczenie wód' w małych zlewniach górskich. Woda-Środowisko-Obszary wiejskie, tom4, z. 2a, WydawnictwoIMUZ, Falenty 2004, s. 465-479
• MerwadeV., Maidment D., Hodges B. Geospatial Representation of River Channels, Journal of Hydrologic Engineering, vol. 10, No. 3, New York 2005, s. 243-251
• Merwade V., Cook A., Coonrod J. GIS techniques for creating river terrain models for hydrodynamic modeling and flood inundation mapping, Enviromental Modelling & Software, Vol. 23, Issues 10-11, Elsevier, New York 2008, s. 1300-1311
• Schäppi B., Perona P., Schneider P., Burlando P. Integrating river cross section measurements with digital terrain models for improved flow modelling applications, Computers & Geosciences, volume 36, Issue 6, Elsevier, New York 2010, s. 707–716.