17.16. Hydrologische Analyse

Bemerkung

In dieser Lektion werden wir einige hydrologische Untersuchungen durchführen. Diese werden in einigen der anderen Übungen gebraucht, da diese ein sehr gutes Beispiel für einen analytischen Workflow darstellt und diese für einige erweiterte Funktionen genutzt werden.

In dieser Übung werden wir einige hydrologische Analysen durchführen. Zu Beginn werden wir aus einem DGM bzw. DEM ein Kanalnetz extrahieren, dann ein Einzugsgebiet erstellt und schlussendlich ein paar statistische Werte berechnet.

Zu Beginn müssen die Übungsdaten in das Projekt geladen werden, welche lediglich ein DGM bzw. DEM ist.

Das erste Modul, dass wir ausführen lautet Catchment area (in einigen SAGA Versionen wird es Flow accumulation (Top Down) genannt). Sie können auch die anderen Algorithmen, die mit Catchment area bezeichnet sind, verwenden. Die zu Grunde liegenden Algortihmen unterscheiden sich zwar, die Ergebnisse sind aber praktisch dieselben.

Wähle das DGM bzw. DEM im Feld Elevation aus, die restlichen Parameter bleiben unverändert.

Einige Algorithmen erstellen mehrere Layer, jedoch benutzen wir nur Catchment Area.

Die Anderen können gelöscht werden.

Der erstellte Layer ist nicht sonderlich Informativ.

Wenn wir uns das Histogramm ansehen, erkennen wir warum. Die Werte sind nicht gleichmäßig verteilt (es gibt einige Zellen mit sehr hohen Werten, die zum Abflussnetzwerk gehören). Die Berechnung des Logarithmus der Werte des Einzugsgebiets führt zu einem viel informativeren Layer (wir können das mit Hilfe des Rasterrechners tun).

Der Einzugsbereich (auch bekannt als Abflussakkumulation), kann auch als Grenzwert für Kanaleinleitung genutzt werden. Dies kann über den Algorithmus Channel network erreicht werden. Hier sind die Einstellungen zu sehen(beachte das Initiation threshold,sprich der Einleitungsschwellenwert, größer als 10.000.000 sein muss).

Verwende den originalen Einzugsbereich, nicht den logarithmischen. Dieser war lediglich zu Anschauungszwecken.

Falls der Wert Initiation threshold erhöht wird, entstehen spärlichere Kanalnetze. Bei einer Verringerung entstehen Dichtere. Mit den gegebenen entsteht folgendes.

Das obere Bild zeigt den entstandene Vector Layer und das DGM, aber es sollte ebenso ein Raster mit dem gleichen Kanalnetz existieren. Den schlussendlich ist es dieses, was von uns weiter benutzt wird.

Nun benutzen wir den Watersheds basins Algorithmus um die Teileinzugsgebiete entsprechend des Kanalnetzes abzugrenzen, wobei die „Austrittsstellen“ als Übergänge genutzt werden. So müssen die entsprechenden Parameter gewählt werden.

Somit entsteht folgendes.

Dies ist ein Raster-Ergebnis. Es kann durch den Vectorising grid classes Algorithmus vektorisiert werden.

Nun versuchen wir statistische Höhenwerte in einem unsere Teileinzugsgebiete zu berechnen. Der Gedanke ist einen Layer zu haben, welche stellvertretend für die Höhen im Teileinzugsgebiet steht um dieses an das Modul zu übergeben, welches diese Statistiken berechnet.

Als Erstes schneiden wir das DEM mit dem Polygon eines Teileinzugsgebietes zu. Wir nutzen dafür den Algorithmus Clip raster with polygon. Wenn wir ein einzelnes Teileinzugsgebiet auswählen und dann den Zuschneidealgorithmus aufrufen, wird das DEM auf das selektierte Teileinzugsgebiet zugeschnitten. Der Algorithmus berücksichtigt die Selektion.

Wähle ein Polygon aus

und führe den „Clipping-Algorithmus“ mit folgenden Parametern aus:

Das Element im Input-Feld ist natürlich das DGM was wird clippen wollen.

Dies sollte dann in etwa so aussehen.

Dieser Layer ist nun bereit um im „Raster layer statistics“ Algorithmus genutzt zu werden.

Die resultierende Statistik ist folgende.

Wir werden die Einzugsgebietsberechnung und die statistischen Werte in einer anderen Übung nochmals verwenden, um herauszufinden wie andere Elemente uns helfen, automatisiert dies durchzuführen und effektiver zu arbeiten.