Zveza društev gradbenih inženirjev in tehnikov slovenije
ovitek_maj_2009.jpg

Objavljeno v: Gradbeni vestnik - 5 - 2007

Avtorji

mag. Leon Gosar, univ. dipl. inž. grad.
Gašper Rak, univ. dipl. inž. VKI.
prof. dr. Franci Steinman, univ. dipl. inž. grad.
doc. dr. Primož Banovec, univ. dipl. inž. grad.

S TEHNOLOGIJO LIDAR ZAJETA TOPOGRAFIJA V HIDRAVLIČNIH ANALIZAH VODOTOKOV

UDK: 627.1:556.536.532

Povzetek | Za prostor ob vodotokih in še posebej za poplavna območja veljajo znatne omejitve rabe prostora za vse nepremičnine, ki bi bile lahko v dosegu poplavnih voda. Zato je za načrtovalce rabe prostora, lastnike nepremičnin pa tudi številne druge pomembna kar najbolj natančna določitev poplavnih linij v prostoru, po možnosti celo določitev obsega poplav na parcelno mejo natančno. Za natančnejše hidravlične izračune, s katerimi se določajo poplavne linije za visoke vode različne verjetnosti pojava (10, 20,100-letne poplave) pa so ključni dobri vhodni podatki o topografiji terena, o geometriji zgradb, ki vplivajo na tok vode, in podatki o odtočnem režimu. Odtočni režim se spremlja z monitoringom vodostajev, izračunom pretokov, ugotavljanjem (sprememb) smeri tokov ipd.; geometrija objektov, ki prečkajo vodotoke ali pa so znotraj dosega visokih voda, pa se zbira v različnih evidencah in katastrih objektov. Za izboljšano natančnost pri opisu topografije obvodnega prostora je bila v Sloveniji prvič uporabljena tehnologija LIDAR (Light Detection and Ranging), ki omogoča zbiranje višinskih podatkov velike gostote.
Vse skupaj je omogočilo natančnejšo hidravlično analizo visokovodnih razmer v obvodnem prostoru, zasnovano kot celovito orodje, ki povezuje GIS orodja in hidravlične modele stalnega in nestalnega toka. Izračuni tako slonijo na digitalnem modelu terena (DMT) velike natančnosti, kot ga omogoča LIDAR. Obdelavo geometrije vodotoka in obvodnega prostora zelo olajša razširitev HEC-GeoRAS za programsko orodje ArcGIS, hkrati pa je omogočeno tudi, da se iz DMT in digitalnega ortofoto posnetka zajamejo še druge lastnosti poplavnih površin (npr. hrapavost zaradi vegetacije ipd.). Bistveno izboljšane informacije o topografiji omogočajo natančnejše hidravlične analize, pa tudi večjo ločljivost izrisa izračunanih poplavnih linij. Natančnejši prikazi, kako daleč lahko segajo vode različne verjetnosti na poplavna območja, so zelo uporabni pri načrtovanju rabe oz. coniranju prostora, pri umeščanju infrastrukture (HE, AC itd.) in drugih objektov v obvodni prostor. Predvsem pa se poveča kakovost opozorilnih načrtov o poplavni nevarnosti prostora, da se lahko, glede na poplavno občutljivost objektov oziroma dejavnosti, izdela zanje še ocena poplavne ogroženosti posameznih nepremičnin oziroma dejavnosti. LIDAR posnetki terena vzdolž vodotokov, ki so bili opravljeni za potrebe raziskovalnega projekta za Ministrstvo za obrambo, prinašajo pomembne informacije tudi številnim drugim strokam, občinam oziroma subjektom. Iz teh sredstev je financiran razvoj metodologij, ki bodo uporabne za različne uporabnike obvodnega prostora, od upravnih organov, občin, služb za zaščito in reševanje pa vse do zasebnega sektorja.

Povzetek

Za prostor ob vodotokih in še posebej za poplavna območja veljajo znatne omejitve rabe prostora za vse nepremičnine, ki bi bile lahko v dosegu poplavnih voda. Zato je za načrtovalce rabe prostora, lastnike nepremičnin pa tudi številne druge pomembna kar najbolj natančna določitev poplavnih linij v prostoru, po možnosti celo določitev obsega poplav na parcelno mejo natančno. Za natančnejše hidravlične izračune, s katerimi se določajo poplavne linije za visoke vode različne verjetnosti pojava (10, 20,100-letne poplave) pa so ključni dobri vhodni podatki o topografiji terena, o geometriji zgradb, ki vplivajo na tok vode, in podatki o odtočnem režimu. Odtočni režim se spremlja z monitoringom vodostajev, izračunom pretokov, ugotavljanjem (sprememb) smeri tokov ipd.; geometrija objektov, ki prečkajo vodotoke ali pa so znotraj dosega visokih voda, pa se zbira v različnih evidencah in katastrih objektov. Za izboljšano natančnost pri opisu topografije obvodnega prostora je bila v Sloveniji prvič uporabljena tehnologija LIDAR (Light Detection and Ranging), ki omogoča zbiranje višinskih podatkov velike gostote.
Vse skupaj je omogočilo natančnejšo hidravlično analizo visokovodnih razmer v obvodnem prostoru, zasnovano kot celovito orodje, ki povezuje GIS orodja in hidravlične modele stalnega in nestalnega toka. Izračuni tako slonijo na digitalnem modelu terena (DMT) velike natančnosti, kot ga omogoča LIDAR. Obdelavo geometrije vodotoka in obvodnega prostora zelo olajša razširitev HEC-GeoRAS za programsko orodje ArcGIS, hkrati pa je omogočeno tudi, da se iz DMT in digitalnega ortofoto posnetka zajamejo še druge lastnosti poplavnih površin (npr. hrapavost zaradi vegetacije ipd.). Bistveno izboljšane informacije o topografiji omogočajo natančnejše hidravlične analize, pa tudi večjo ločljivost izrisa izračunanih poplavnih linij. Natančnejši prikazi, kako daleč lahko segajo vode različne verjetnosti na poplavna območja, so zelo uporabni pri načrtovanju rabe oz. coniranju prostora, pri umeščanju infrastrukture (HE, AC itd.) in drugih objektov v obvodni prostor. Predvsem pa se poveča kakovost opozorilnih načrtov o poplavni nevarnosti prostora, da se lahko, glede na poplavno občutljivost objektov oziroma dejavnosti, izdela zanje še ocena poplavne ogroženosti posameznih nepremičnin oziroma dejavnosti. LIDAR posnetki terena vzdolž vodotokov, ki so bili opravljeni za potrebe raziskovalnega projekta za Ministrstvo za obrambo, prinašajo pomembne informacije tudi številnim drugim strokam, občinam oziroma subjektom. Iz teh sredstev je financiran razvoj metodologij, ki bodo uporabne za različne uporabnike obvodnega prostora, od upravnih organov, občin, služb za zaščito in reševanje pa vse do zasebnega sektorja.

Brezplačen elektronski izvod revije:
Celoten članek si preberite v elektronski različici revije Gradbeni vestnik v PDF obliki.

USING LIDAR DATA IN OPEN CHANNEL HYDRAULIC ANALYSIS

Povzetek | Za prostor ob vodotokih in še posebej za poplavna območja veljajo znatne omejitve rabe prostora za vse nepremičnine, ki bi bile lahko v dosegu poplavnih voda. Zato je za načrtovalce rabe prostora, lastnike nepremičnin pa tudi številne druge pomembna kar najbolj natančna določitev poplavnih linij v prostoru, po možnosti celo določitev obsega poplav na parcelno mejo natančno. Za natančnejše hidravlične izračune, s katerimi se določajo poplavne linije za visoke vode različne verjetnosti pojava (10, 20,100-letne poplave) pa so ključni dobri vhodni podatki o topografiji terena, o geometriji zgradb, ki vplivajo na tok vode, in podatki o odtočnem režimu. Odtočni režim se spremlja z monitoringom vodostajev, izračunom pretokov, ugotavljanjem (sprememb) smeri tokov ipd.; geometrija objektov, ki prečkajo vodotoke ali pa so znotraj dosega visokih voda, pa se zbira v različnih evidencah in katastrih objektov. Za izboljšano natančnost pri opisu topografije obvodnega prostora je bila v Sloveniji prvič uporabljena tehnologija LIDAR (Light Detection and Ranging), ki omogoča zbiranje višinskih podatkov velike gostote.
Vse skupaj je omogočilo natančnejšo hidravlično analizo visokovodnih razmer v obvodnem prostoru, zasnovano kot celovito orodje, ki povezuje GIS orodja in hidravlične modele stalnega in nestalnega toka. Izračuni tako slonijo na digitalnem modelu terena (DMT) velike natančnosti, kot ga omogoča LIDAR. Obdelavo geometrije vodotoka in obvodnega prostora zelo olajša razširitev HEC-GeoRAS za programsko orodje ArcGIS, hkrati pa je omogočeno tudi, da se iz DMT in digitalnega ortofoto posnetka zajamejo še druge lastnosti poplavnih površin (npr. hrapavost zaradi vegetacije ipd.). Bistveno izboljšane informacije o topografiji omogočajo natančnejše hidravlične analize, pa tudi večjo ločljivost izrisa izračunanih poplavnih linij. Natančnejši prikazi, kako daleč lahko segajo vode različne verjetnosti na poplavna območja, so zelo uporabni pri načrtovanju rabe oz. coniranju prostora, pri umeščanju infrastrukture (HE, AC itd.) in drugih objektov v obvodni prostor. Predvsem pa se poveča kakovost opozorilnih načrtov o poplavni nevarnosti prostora, da se lahko, glede na poplavno občutljivost objektov oziroma dejavnosti, izdela zanje še ocena poplavne ogroženosti posameznih nepremičnin oziroma dejavnosti. LIDAR posnetki terena vzdolž vodotokov, ki so bili opravljeni za potrebe raziskovalnega projekta za Ministrstvo za obrambo, prinašajo pomembne informacije tudi številnim drugim strokam, občinam oziroma subjektom. Iz teh sredstev je financiran razvoj metodologij, ki bodo uporabne za različne uporabnike obvodnega prostora, od upravnih organov, občin, služb za zaščito in reševanje pa vse do zasebnega sektorja.

Summary

For water corridors and especially for floodplains strict limitations are imposed leading to the lower risks for land use and structures, which could be endangered by high waters. Therefore, the accurate definition of flood extent, if possible with precision to a particular parcel, is very importantforthe planner of land use, the owners of property estate, and many others. For exact hydraulic analysis, used for flood planes' delineation related to the discharges with different return periods (10,20,100-year flood), accurate data of topography, geometry data of building within the river corridor and also data on run-off regime are needed. The data of run-off regime are acquired with monitoring of water surface, calculations of discharge, finding changes of river stretches etc., while the geometry of buildings crossing the rivers or exposed to the dynamics of high waters are kept in record evidences and cadastral registers. For more accurate topography presentation of water corridors, for the first time in Slovenia LIDAR technology (Light Detection and Ranging) was used, enabling terrain data acquisition with high accuracy. The newest approach enables more accurate hydraulic analysis of higher and flooding discharges propagation, based on a complex tool, which integrates GIS tools and a hydraulic model of steady and unsteady flow. The calculations were imposed on the digital terrain model (DTM) with high accuracy, generated from LIDAR data. Using HEC-GeoRAS as an ArcGIS extension, a set of procedures, tools and utilities for preparation geometry data of river channel, floodplain description and definition of land use (related with roughness because of vegetation) on basis of DTM and orthophotography was available. These much more accurate space characteristics information enabled more effective hydraulic calculations and furthermore floodplain mapping as well. This main goal achieving, the detailed mapping of floodplain extent of event with different discharge return period is crucial for spatial planning or water corridor zoning, setting the boundary conditions for infrastructures (hydropower station, motorway etc.) and other buildings inside the flood plains. But first of all, the plans of flood hazard became more detailed, so the flood threats to buildings or human activities and flood risk to them respectively could be more precisely estimated. The LIDAR topography data, acquitted along several Slovenian rivers for the needs of research project supported by the Ministry of defence, bring important information also to other fields of science, for different needs of municipalities and other subjects. This project made the methodology based on LIDAR useful for different users and landowners of water corridors, from administration bodies, communities, protection, and rescue services, to the private sector as well.

Karlovška 3
1000 Ljubljana, SLOVENIJA

Phone: +386 1 52-40-200
Fax: +386 1 52-40-199
email: gradb.zveza@siol.net,
gradbeni.vestnik@siol.net
http://www.zveza-dgits.si