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Sven Siegert

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Seminarreihe im Fach Gis-Anwendungen • 26.01.2006 • Siegen

Hydrologische Modellierung in einem GIS-System

ArcHydro

Referent:Sven Siegert

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••EinführungEinführung

••Hydrologie und Gis ?Hydrologie und Gis ?

••Hydrologische GrößenHydrologische Größen

••ArcArc HydroHydro ToolbarToolbar

••Beispiele für hydrologische AnalysenBeispiele für hydrologische Analysen

••FazitFazit

Gliederung

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Seminarreihe im Fach Gis-Anwendungen • 26.01.2006 • Siegen

Einführung

Voraussetzungen für Voraussetzungen für ArcHydroArcHydro

-- ArcGisArcGis 8.1.2 oder 8.1.2 oder höher(vollehöher(volle Funktionalität)Funktionalität)

--SpatialSpatial Analyst Analyst extensionextension

--Min 20 Min 20 mbmb SpeicherSpeicher

--Link zur Installation der Link zur Installation der ArcHydroToolsArcHydroTools

--httphttp://://www.crwr.utexas.eduwww.crwr.utexas.edu//giswrgiswr//hydrohydro//

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Einführung

Nach der Installation und dem Öffnen von Nach der Installation und dem Öffnen von ArcMapArcMap

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Hydrologie und Gis

HydrologieHydrologie

„„Erforschung des Wassers des festen Landes über, Erforschung des Wassers des festen Landes über, auf und unter der Erdoberfläche hinsichtlich seiner auf und unter der Erdoberfläche hinsichtlich seiner Verteilung in Räumen und Zeit, seiner Zirkulation Verteilung in Räumen und Zeit, seiner Zirkulation und seinen physikalischen und chemischen sowie und seinen physikalischen und chemischen sowie biologischen verursachten Eigenschaften und biologischen verursachten Eigenschaften und WirkungenWirkungen.“.“

(de Haar 1974)(de Haar 1974)

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Hydrologie und Gis

Ein Tropfen Wasser auf dem Weg zum Meer

ArcHydroArcHydro ist ein hydrologisch ausgerichtetesist ein hydrologisch ausgerichtetesInformationssystem zur räumlichen und zeitlichen Informationssystem zur räumlichen und zeitlichen Analyse wasserwirtschaftlicher Messdaten und Analyse wasserwirtschaftlicher Messdaten und Informationen. Informationen.

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Hydrologische Größen

Fließrichtung (Fließrichtung (FlowFlow DirectionDirection))Richtung des AbflussesRichtung des Abflusses

Berechnung:Berechnung:

••Für jede Zelle Richtung zu der Nachbarzelle mit jeweils Für jede Zelle Richtung zu der Nachbarzelle mit jeweils größtem Gefälle (größtem Gefälle (maxmax Gefälle = Höhendifferenz/Distanz)Gefälle = Höhendifferenz/Distanz)

••Bei gleichem Gefälle zu allen Nachbarn Bei gleichem Gefälle zu allen Nachbarn Erweiterung der Erweiterung der UmgebungUmgebung

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Hydrologische Größen

Fließakkumulation (Fließakkumulation (FlowFlow AccumulationAccumulation))Anzahl der Zellen, die in eine Zelle hineinfließenAnzahl der Zellen, die in eine Zelle hineinfließen

Berechnung:Berechnung:

••Ableitung aus der FließrichtungAbleitung aus der Fließrichtung

••Gewichtung möglich: z.B. zur Berücksichtigung der Gewichtung möglich: z.B. zur Berücksichtigung der NiederschlagsverteilungNiederschlagsverteilung

••Kuppen Kuppen FlieFließßakkumulation = 0akkumulation = 0

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Hydrologische Größen

Wassereinzugsgebiete (Wassereinzugsgebiete (CatchmentsCatchments WatershedsWatershedsGebiete aus dem der Oberflächenabfluss für einen Punkt Gebiete aus dem der Oberflächenabfluss für einen Punkt (Gebietsauslass) erfolgt(Gebietsauslass) erfolgt

Berechnung:Berechnung:

••Oberirdische Einzugsgebiet durch Relief bestimmtOberirdische Einzugsgebiet durch Relief bestimmt

••Oberirdische und unterirdische Einzugsgebiete können sich Oberirdische und unterirdische Einzugsgebiete können sich aufgrund ihrer (Hydroaufgrund ihrer (Hydro--) Geologie stark unterscheiden) Geologie stark unterscheiden

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Arc Hydro Toolbar

•• Die Arc Hydro ToolbarDie Arc Hydro Toolbar–– Terrain PreprocessingTerrain Preprocessing–– Watershed ProcessingWatershed Processing–– Attribute ToolsAttribute Tools–– Network ToolsNetwork Tools–– ApUtilitiesApUtilities–– ButtonsButtons

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Arc Hydro Toolbar

Terrain Processing beschreibt:- Alle Wichtigen Angaben zu

- Einzugsgebietsgrößen- erstellt Wassereinzugsgebiete- Gelände- Fließrichtung

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Arc Hydro Toolbar

Watershed Processing beschreibt:

- Kennzeichnung Entwässerungbereiche

- Kennzeichnung der Entwässerunggrenze

- Anschlüsse an andere Netze

- gibt Auskunft über z.B. die Länge

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Arc Hydro Toolbar

Attribute Tools beschreibt:- Umgang mit den Eingegebenen Daten (Attributtabelle)- Führt Analysen aus

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Arc Hydro Toolbar

Network Tool:

Vereinfachter Umgang mit Datenbanken die benutzt werden könnenAp Utilities:

Hier können die Eingegebenen oder Erzeugten Daten manipuliert werden

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• Buttons– Punkt Verfolgung– Fließpkt. hinzufügen– Erzeugt Wasserscheiden– Zeigt Beziehungen auf– Globale Punkt Erzeugung– Fließwegverfolgung– Hilfe

Arc Hydro Toolbar

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Beispiel für hydrologische Analysen

Am Beispiel New Orleans

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Beispiel für hydrologische Analysen

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Fazit

Pro: Pro: -- Frei zugänglich (keine Kosten)Frei zugänglich (keine Kosten)

-- Sehr gute Online HilfeSehr gute Online Hilfe

-- viel Potenzial vorhandenviel Potenzial vorhanden

-- strukturiert aufgebaut strukturiert aufgebaut

Contra: Contra: -- nur auf Englischnur auf Englisch

-- keine deutschen Hilfenkeine deutschen Hilfen

-- erfordert einen hohen Wissensstand im erfordert einen hohen Wissensstand im Umgang mit GisUmgang mit Gis

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FragenFragenQuellen:

--http://http://www.crwr.utexas.eduwww.crwr.utexas.edu//giswrgiswr//hydrohydro

--http://http://support.esri.comsupport.esri.com/index.cfm?fa=downloads.dataModels.filtered/index.cfm?fa=downloads.dataModels.filteredGateway&dmid=15Gateway&dmid=15

--http://http://www.conservationwww.conservation--niagara.on.caniagara.on.ca//water_managementwater_management//gis.htmlgis.html