Application of digital terrain model generated from airborne laser scanning data in hydrodynamic modelling

• Autorzy: Gołuch P. , Borkowski A. , Jóźków G. , Tymków P. , Mokwa M.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie numerycznego modelu terenu skonstruowanego na podstawie lotniczego skaningu laserowego do modelowania hydrodynamicznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Airborne laser scanning (ALS) is becoming a basic method of data extraction for generation of digital terrain models (DTMs). The method has a number of advantages, especially when used for vegetated river valleys. This paper describes experiments that were carried out using ALS to generate DTM of the Widawa river valley as well as observations made from this process. DTM was built for the purpose of hydrodynamic modelling. For the estuary of the Widawa river, we generated DTM, whose height accuracy was: š0.46 m for woodlots and forests, š0.44 m for the areas covered with thickets and high grass, š0.27 m for meadows and arable lands and š0.17 m for the flat, unvegetated areas (e.g. roads). This accuracy was verified on the basis of GPS measurements. DTM was generated for different variants, viz. both regular and irregular grids. The generated DTM was used in hydrodynamic modelling. Modelling was carried out using a SMS package. We modelled the discharge of Q = 130 m3/s which was used to design the capacity of the Widawa river valley. The outcomes we got are comparable to the results obtained for previous models generated for the Widawa river. However, the model we generated has number of additional advantages, e.g. it facilitates the analysis of the river flow velocity in vulnerable spots such as road and rail bridges.

PL

Lotniczy skaning laserowy (LSL) staje się coraz częściej podstawową metodą pozyskiwania danych do budowy numerycznych modeli terenu (NMT). Technika ta ma wiele zalet, zwłaszcza w odniesieniu do porośniętych roślinnością dolin rzecznych. W pracy przedstawiono doświadczenia i spostrzeżenia związane z wykorzystaniem LSL do budowy NMT doliny rzeki Widawy na potrzeby modelowania hydrodynamicznego. Dla odcinka Widawy przy jej ujściu zbudowano NMT charakteryzujący się dokładnością wysokościową: w terenie zalesionym i zadrzewionym š0,46 m, na obszarze porośniętym zaroślami i wysoką trawą š0,44 m, na łąkach i polach ornych š0,27 m oraz w terenie płaskim, niepokrytym roślinnością (np. drogi), š0,17 m. Dokładność ta została zweryfikowana na podstawie bezpośrednich pomiarów terenowych techniką GPS. Zbudowano NMT dla różnych wariantów siatki zarówno regularnej, jak i nieregularnej. Otrzymany NMT wykorzystano w modelowaniu hydrodynamicznym, które przeprowadzono, korzystając z pakietu SMS. Modelowano przepływ Q = 130 m3/s, dla którego zaprojektowano przepustowość doliny Widawy. Otrzymane wyniki są porównywalne z wynikami modeli, jakie były dotychczas budowane dla Widawy, jednak nasz szczegółowy model ma wiele dodatkowych zalet, np. umożliwia analizę rozkładu prędkości przepływu wody w newralgicznych miejscach, jakimi są mosty drogowe i kolejowe.

Słowa kluczowe

PL

modelowanie hydrodynamiczne; lotniczy skaning laserowy; LSL; numeryczne modele terenu; NMT

• Wydawca: De Gruyter
• Czasopismo: Studia Geotechnica et Mechanica
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 31, nr 3
• Strony: 61--72
• Opis fizyczny: bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Gołuch P.

autor

Borkowski A.

autor

Jóźków G.

autor

Tymków P.

autor

Mokwa M.

• Institute of Geodesy and Geoinformatics, Wrocław University of Environmental and Life Sciences, Grunwaldzka 53, 50-357 Wrocław,

Bibliografia

• [1] BORKOWSKI A., GOŁUCH P., MOKWA M., TYMKÓW P., Wykorzystanie lotniczego skaningu laserowego do budowy numerycznego modelu terenu doliny rzeki Widawy, Problemy Hydrotechniki, Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław, 2006, 171–178.
• [2] BORKOWSKI A., GOŁUCH P., WEHR O., SCHIELE M., THOMAS M., Airborne laser scanning for the purpose of hydrodynamic modelling of Widawa river valley, Reports on Geodesy, No. 2(77), 2006, 85–94.
• [3] BORKOWSKI A., JÓŹKÓW, G., Wykorzystanie wielomianowych powierzchni ruchomych w procesie filtracji danych pochodzących z lotniczego skaningu laserowego, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. XVI, 2006, 63–73.
• [4] BRIESE C., PFEIFER, N., DORNINGER P., Applications of the robust interpolation for DTM de-termination, Symposium ISPRS Commission III, Photogrammetric Computer Vision, Graz, 9–13 September 2002, International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, Vol. XXXIV/3A, 2002, 55–61.
• [5] EWERTOWSKI R., Model hydrodynamiczny uwzględniający obecność zbiorników retencyjnych i obszarów zalewowych w systemach fali powodziowej, Problemy Hydrotechniki, Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, 2003, Wrocław, 339–352
• [6] GOŁUCH P., Wykorzystanie Numerycznego Modelu Terenu i ortofotomapy do określania hydraulicznych cech doliny rzeki, Problemy Hydrotechniki, Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław, 2003, 22–35
• [7] GOŁUCH P., BORKOWSKI A., JÓŹKÓW G., Ocena dokładności danych lotniczego skaningu laserowego systemu ScaLARS, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. XVII, 2007, 261–270.
• [8] GOŁUCH P., BORKOWSKI A., JÓŹKÓW G., Ocena dokładności NMT pozyskanego na podstawie danych lotniczego skaningu laserowego systemu ScaLARS, Acta Scientiarum Polonorum, seria Geodesia et Desciptio Terrarum, 7(2), 2008, 37–47.
• [9] PARZONKA W., (2003): Ocena przepustowości doliny Widawy dla przeprowadzenia przepływów powodziowych Odry, praca zbiorowa pod red. W. Parzonki, ZN AR Wrocław nr 454, 2003.
• [10] Schiele O., Wehr A., Kleusberg A., Operational Calibration of Airborne Laserscanners by Using LASCAL, Proc. Optical 3-D Measurement Techniques, Vol. 1, Vienna, Oct. 3–5, 2005, 81–89.
• [11] TYMKÓW P., MOKWA M., BORKOWSKI A., GOŁUCH P., Automatyczna estymacja wartości współczynników oporów przepływów wód w dolinach rzek z wykorzystaniem danych skaningu laserowego i zdjęć lotniczych, Problemy Hydrotechniki, Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław, 2006, 355–362.