Efektywne wykorzystanie danych lidar w dwuwymiarowym modelowaniu hydraulicznym

• Autorzy: Bakuła K.

Identyfikatory

DOI

10.14681/afkit.2014.002

Warianty tytułu

EN

Effective application of lidar data in two-dimensional hydraulic modelling

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszym artykule zaprezentowano aspekty wykorzystania danych z lotniczego skanowania laserowego w dwuwymiarowym modelowaniu hydraulicznym obejmujących tworzenie wysokiej dokładności numerycznych modeli terenu, ich efektywnego przetworzenia będącego kompromisem pomiędzy rozdzielczością danych a ich dokładnością, a także uzyskania informacji o szorstkości pokrycia terenu dającego informacje mogące konkurować z informacjami z baz topograficznych. Prezentowane badania dotyczyły przetwarzania danych NMT w celu ich efektywnego wykorzystania z udziałem metod redukcji ilościowej danych. W wyniku oddzielnego eksperymentu udowodniono, iż dane z lotniczego skanowania laserowego umożliwiają utworzenie w pełni poprawnego dwuwymiarowego modelu hydraulicznego przy założeniu posiadania odpowiednich danych hydraulicznych, a dane z ALS mogą mieć inne zastosowanie niż tylko geometryczna reprezentacja rzeźby terenu.

EN

This paper presents aspects of ALS data usage in two-dimensional hydraulic modelling including generation of high-precision digital terrain models, their effective processing which is a compromise between the resolution and the accuracy of the processed data, as well as information about the roughness of the land cover providing information that could compete with information from topographic databases and orthophotomaps. Still evolving ALS technology makes it possible to collect the data with constantly increasing spatial resolution that guarantees correct representation of the terrain shape and height. It also provides a reliable description of the land cover. However, the size of generated files may cause problems in their effective usage in the 2D hydraulic modeling where Saint-Venant’s equations are implemented. High-resolution elevation models make it impossible or prolong the duration of the calculations for large areas in complex algorithms defining a model of the water movement, which is directly related to the cost of the hydraulic analysis. As far as an effective usage of voluminous datasets is concerned, the data reduction is recommended. Such a process should reduce the size of the data files, maintain their accuracy and keep the appropriate structure to allow their further application in the hydraulic modelling. An application of only a few percent of unprocessed datasets, selected with the use of specified filtering algorithms and spatial analysis tools, can give the same result of the hydraulic modeling obtained in a significantly shorter time than the result of the comparable operation on unprocessed datasets. Such an approach, however, is not commonly used, which means the most reliable hydraulic models are applied only in small areas in the largest cities. Another application of ALS data is its potential usage in digital roughness model creation for 2D hydraulic models. There are many possibilities of roughness coefficient estimation in hydraulic modelling which has an impact on the velocity of water flow. As a basic and reference source for such analysis topographic databases as well as orthophotomaps from aerial or satellite imagery can be considered. The presented paper proved that LIDAR data should be effectively applied in cooperation between surveyors and hydrologists. ALS data can be s used solely in the creation of a fully correct two-dimensional hydraulic model, assuming that appropriate hydraulic datasets are available. Additionally, application of ALS data should not be limited to geometric representation of the terrain and it can be used as information about roughness of terrain. The presented paper was financed by the Foundation for Polish Science - research grant no. VENTURES/2012-9/1 from Innovative Economy program of the European Structural Funds.

Słowa kluczowe

PL

modelowanie hydrauliczne; lotnicze skanowanie laserowe; ALS; numeryczny model terenu; NMT; redukcja ilościowa danych; numeryczny model szorstkości podoża

EN

hydraulic modeling; airborne laser scanning (ALS); ALS; digital terrain model (DTM); DTM; data reduction; digital roughness model; DRM

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Geodetów Polskich
• Czasopismo: Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 26
• Strony: 23--37
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz.

Twórcy

autor

Bakuła K.

• Zakład Fotogrametrii, Teledetekcji i Systemów Informacji Przestrzennej, Wydział Geodezji i Kartografii, Politechnika Warszawska, telefon: [phone]

Bibliografia

• 1. Bakuła K., 2011. Reduction of DTM obtained from LiDAR data for flood modeling, Archives of Photogrtammetry, Cartography and Remote Sensing, vol. 22, s. 51-61.
• 2. Bakuła K., Kurczyński Z., 2013. The role of structural lines extraction from high-resolution digital terrain models in the process of height data reduction, 13th SGEM GeoConference on Informatics, Geoinformatics And Remote Sensing, SGEM2013 Conference Proceedings, vol. 1, s. 579 – 586
• 3. Briese C., Mandlburger G., Ressl C., Brockmann H., 2009. Automatic Break Line Determination for the generation of a DTM along the river Main. ISPRS Workshop Laserscanning, Commission III/2, Paryż.
• 4. Casas A., Lane S., Yu D., Benito G., 2010. A method for parametrising roughness and topographic sub-grid scale effects in hydraulic modelling from LiDAR data. Hydrology and Earth System Sciences, vol. 14, s. 1567 - 1579.
• 5. Dz. U. z 2013 r. nr 0, p. 104., 2013. Rozporządzenie Ministra Środowiska, Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej, Ministra Administracji i Cyfryzacji oraz Ministra Spraw Wewnętrznych z dn.21.12.12 w sprawie opracowywania map zagrożenia powodziowego oraz map ryzyka powodziowego.
• 6. Erlich M., 2008. Benefit of 2D modelling approach for urban flood management w: Dubicki A., Meteorologia, hydrologia, ochrona środowiska – kierunki badań i problemy, Warszawa, IMGW, s. 105-123.
• 7. Forzieri G., Guarnieri L., Vivoni E. R., Castelli F., Preti F., 2011. Spectral-ALS data fusion for different roughness parametrizations of forested floodplains, River Research and Appllications, vol. 27, s. 826 – 840.
• 8. Kurczyński Z., Bakuła K., 2013. The Selection of Aerial Laser Scanning Parameters for Countrywide Digital Elevation Model Creation. 13th SGEM GeoConference on Informatics, Geoinformatics And Remote Sensing, SGEM2013 Conference Proceedings, Vol. 2, s. 695 – 702.
• 9. Mandlburger G., Hauer C., Höfle B., Habersack H., Pfeifer, N., 2008. Optimisation of LiDAR derived terrain models for river flow modelling, Hydrology and Earth System Sciences, vol. 5, s. 3605-3638.
• 10. Radoń R., Piórecki M., 2012. Wyznaczanie stref zagrożenia powodziowego w aglomeracjach miejskich. Ogólnokrajowe Sympozjum - HYDROTECHNIA XIV 2012. Ustroń, RZGW Kraków.
• 11. Sole A., Giosa L., Nolè L., Medina V., Bateman A., 2008. Flood risk modelling with LiDAR technology, Wit Transactions On Ecology And The Environment, vol. 118, s. 27-36.
• 12. Strelkoff T., 1970. Numerical solution of Saint-Venant equations. Journal of the Hydraulics Division, 96(1), s. 223-252.
• 13. Yamazaki D., Baugh C., Bates P., Kanae S., Alsdorf D., Oki T., 2012.). Adjustment of spaceborne DEM to use in floodplain hydrodynamic modeling, Journal of Hydrology, 436-437, s. 81-91.