VYSOKÉ UENÍ TECHNICKÉ V BRN FAKULTA STAVEBNÍ ALEŠ DRÁB HYDROINFORMATIKA I MODUL M05 VYUŽITÍ GIS PI EŠENÍ 1D ÚLOH PROUDNÍ VODY STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA
Hydroinformatika I Modul 5 Aleš Dráb, Brno 2005-2 (29) -
Obsah OBSAH 1 Úvod...5 1.1 Cíle...5 1.2 Požadované znalosti...5 1.3 Doba potebná ke studiu...6 1.4 Klíová slova...6 1.5 Metodický návod na práci s textem (nepovinné)...6 2 Píprava vstupních dat (pre-processing)...7 2.1 Definování osy toku...8 2.2 Definování behových ar...12 2.3 Definice os protékaných oblastí...13 2.4 Definice výpotových píných profil...15 2.5 Pevod 2D kivek na 3D...18 2.6 Generování vstupního souboru pro HEC-RAS...21 3 Hydraulický výpoet v HEC-RAS...22 4 Vyhodnocení výsledk (post-processing)...23 5 Závr...29 5.1 Shrnutí...29 5.2 Studijní prameny...29 5.2.1 Seznam použité literatury...29 5.2.2 Seznam doplkové studijní literatury...29 5.2.3 Odkazy na další studijní zdroje a prameny...29-3 (29) -
Úvod 1 Úvod Pi ešení jednorozmrných (1D) úloh proudní vody je v inženýrské praxi využívána celá ada, pedevším geografických podklad. Jedná se o mapová díla, geodetická mení, digitální modely terénu, ortofotomapy, hydrologická data atd.. Rovnž výsledky výpot hodnoty kót hladin v píných profilech se zpravidla prezentují v podob mapových podklad (mapy rozliv a hloubek vody). Na vypotených datech je teba asto aplikovat metody plošné a prostorové analýzy. Zpracovatel tedy krom programového vybavení pro hydrodynamické modelování potebuje úinný nástroj pro práci s geografickými daty, kterým je asto geografický informaní systém (GIS). Souasné programové nástroje GIS jsou již schopny ve vtšin pípad plnit bezezbytku úlohy spojené s ešením 1D úloh. ada z nich rovnž disponuje otevenou architekturou, která umožuje tvorbu uživatelských nástroj a aplikací dle poteb uživatele. 1.1 Cíle Cílem tohoto modulu je na píklad ešení 1D úlohy proudní vody prezentovat možnosti GIS pi píprav dat pro simulaní modely (pre-processing) a vyhodnocení výsledk (post processing). Tento modul je úvodem do analýzy záplavových území s využitím výsledk 1D matematického modelování proudní vody. K tomuto úelu existuje celá ada rzných metod a program. Zde se seznámíte s výpotovým modelem HEC-RAS (HEC-River Analysis Systém) [7] a nádstavbou ArcGIS HEC- GeoRas [7]. Souásti modulu jsou následující innosti: Pre-processing - získání geometrických dat koryta toku a záplavového území z digitálního modelu terénu ve formátu TIN s využitím ArcGIS + GeoRAS. Data budou sloužit jako vstup do výpotového 1D modelu HEC-RAS. Import dat do HEC-RAS a spuštní výpotu ustáleného nerovnomrného proudní. Export výsledk výpot z HEC-RAS do ArcGIS + GeoRAS a vytvo- ení map záplavových území a hloubek vody. Zájmová oblast, která byla zvolena pro úely výpotu byla pevzata z [6].Vstupní data používaná pro projekt zahrnují soubory ve formátu shapefile, digitální model terénu ve formátu TIN a sešit aplikace MS Excel s hydrologickými údaji. 1.2 Požadované znalosti K absolvování tohoto modulu jsou nezbytné základní znalosti práce s programovým vybavením ArcGIS v rozsahu zpracovaném v rámci modulu 4 (Vodohospodáský projekt GIS). Výhodou je rovnž orientaní znalost ešení 1D úloh proudní vody. - 5 (29) -
Hydroinformatika I Modul 5 1.3 Doba potebná ke studiu Doba potebná ke zvládnutí textu odpovídá 6 výukovým hodinám, tedy cca 6 x 50 min. 1.4 Klíová slova geografický informaní systém (GIS), 1D matematické modelování, ArcGIS, HEC-RAS, HEC-GeoRAS. 1.5 Metodický návod na práci s textem (nepovinné) Text modulu je teba procházet postupn (nepeskakovat mezi kapitolami) a prbžn zpracovávat uvedené píklady a úlohy. Splnním úlohy je mnohdy podmínno pochopení dalšího textu, který navazuje na poznatky získané bhem jejího ešení. K úspšnému absolvování obsahu modulu je teba mít k dispozici nadstavbu Hec-GeoRas (Verze 4.1 pro ArcGIS 9.1), která byla vytvoena na základ spolupráce mezi organizacemi Hydrologic Engineering Center (HEC) a Enviromental Systém Research Institute, Inc. (ESRI). K tomu, abyste mohli tuto nadstavbu využívat je teba mít nainstalovaný software ArcGIS 9.x s nadstavbami 3D Analyst a Spatial Analyst. Rovnž musíte mít nainstalovaný HEC-RAS verze 3.1.3 a vyšší. Podrobnjší informace o programech HEC-Ras a HEC-GeoRas je možné získat na internetových stránkách [7]. Zde je rovnž možné stáhnout uvedené programy, vetn manuál a vzorových píklad. - 6 (29) -
Vyhodn 2 Píprava vstupních dat (pre-processing) Cílem této kapitoly je vytvoit vstupní data, která budou importována do HEC- RAS. Jedná se o 3D osu toku a 3D píné profily na toku. Postup provedeme ve tech krocích: 1. Píprava 2D kivek vymezujících osu toku, píné profily, behy toku a smry proudní vody. 2. Použití nástroj z menu RAS Geometry aplikace GeoRas k vytvoení 3D dat na základ DMT. Konkrétn se bude jednat o úpravu kivek pipravených v pedcházejícím kroku. 3. Generování souboru s geometrií koryta pro import do HEC-RAS. Otevete nový dokument v ArcMap a pesvdte se zda máte zapnutý panel nástroj HEC-GeoRas. Ped zahájením práce je teba uložit váš nový dokument do vašeho pracovního adresáe nap. pod názvem georas_cv.mxd. V této ásti projektu bude vaším úkolem získat z digitálního modelu terénu (DMT) údaje o geometrii koryta a záplavového území. Tyto informace budou sloužit jako podklad pro výpoet v programu HEC-RAS. Nyní již mžete do dokumentu pidat DMT ve formátu TIN. Kliknutím na tla- ítko (Add Data) vložíte soubor DMT. Obr. 2.1 ArcMap s vloženým DMT ve formátu TIN - 7 (29) -
Hydroinformatika I Modul 5 Úkol 2.1 Soubor s DMT ve formátu TIN otevete v aplikaci ArcScene a vyzkoušejte si nástroje pro práci s prostorovými daty 2.1 Definování osy toku Zakreslení kivek vymezujících osu toku, píné profily, behy toku a smry proudní vody se provádí z menu RAS Geometry aplikace GeoRas. Jako první je teba zakreslit osu toku. Zvolíme menu Ras Geometry Create RAS Layers Stream Centerline (obrázek 2.2) a následn zadáme do dialogového okna (obrázek 2.3) název vrstvy pro zakreslení osy toku (nap. Osa_toku). Obr. 2.2 Vytvoení vrstvy s osou toku v GeoRas Obr. 2.3 Zadání názvu vrstvy s osou toku v GeoRas V tuto chvíli máme dv možnosti, jak dále postupovat. Osu toku je možné zakreslit run, nap. na základ mapových podklad. Druhou, mén pracnou možností, je pevzít již vytvoenou osu toku z jiného souboru. V našem pípad pipadá v úvahu druhá možnost, nebo máme k dispozici soubor osa.shp, který již zakreslené osy toku obsahuje. Praktický postup zahájíme pepnutím do editaního režimu volbou Editor Start Editing na panelu nástroj Editor. Následuje volba vrstvy pro editaci pomocí rozbalovací nabídky. tak, jak je vidt na obrázku 2.4. Nyní bychom mohli zahájit runí kreslení osy toku tlaítkem. - 8 (29) -
Vyhodn Obr. 2.4 Zapnutí editaního režimu v ArcMap My však zvolíme jinou možnost, a to využití zakreslené osy toku v samostatném souboru osa.shp. Postup je velice jednoduchý, zaponeme ho pidáním vrstvy osa.shp do stávajícího dokumentu v ArcMap. Z panelu nástroj Editor zvolíme tlaítko pro výbr prvk a vybereme jednotlivé ásti osy toku z vrstvy osa.shp (viz obrázek 2.5). Vícenásobný výbr prvk provedeme za souasného stisku klávesy SHIFT. Pokud máme vybrány všechny ásti osy, tak jak je vidt na obrázku 2.5, pokraujeme kopírováním vybraných prvk z vrstvy osa do vrstvy Osa_toku. Stiskem CTRL + C nakopírujeme vybrané prvky z vrstvy osa do schránky a následným stiskem CTRL + V je vložíme do vrstvy Osa_toku. Obr. 2.5 Výbr ástí osy toku z vrstvy osa.shp V tuto chvíli již mžeme ukonit editaní režim pomocí Editor Stop Editing. Definování osy toku však ješt není u konce. K osám je nutno piadit atributový údaj o názvu úseku (Reach) a názvu toku (River). Pokud oteveme atributovou tabulku vrstvy Osa_toku, mžeme se pesvdit, že sloupce River a Reach jsou prázdné (viz obrázek 2.6). - 9 (29) -
Hydroinformatika I Modul 5 Obr. 2.6 Atributová tabulka vrstvy Osa_toku Piazení tchto chybjících údaj provedeme s panelem nástroj HEC- GeoRas, tlaítkem. Po jeho stisku se kurzor zmní do podoby kíže, kterým postupn vybereme jednotlivé úseky toku (obrázek 2.7) a piadíme jim píslušné názvy nap. dle tabulky 2.1. Obr. 2.7 Piazení údaj River a Reach úsekm osy toku - 10 (29) -
Vyhodn Tab. 2.1 Hodnoty údaj River a Reach na jednotlivých úsecích osy toku Lokalizace úseku River Reach Severovýchod Severozápad Jih Úkol 2.2 Po piazení údaj River a Reach se pesvdte otevením atributové tabulky vrstvy Osa_toku, zda píslušné sloupce obsahují zadané údaje. Poznámka V pípad, že se jeden tok (River) skládá z více úsek (Reach) je teba dodržet pravidlo stejného názvu toku. Jednotlivé úseky stejného toku musí mít zadaný identický název toku (River). Informace Pokud se íní sí skládá z více úsek, pak je teba dodržovat jistá topologická pravidla. Pedevším se jedná o místa, kde na sebe navazují jednotlivé úseky toku. Zde je teba striktn dodržet, aby useky na sebe navazovaly pesn v jednom uzlu. Nesmí docházet ke kížení úsek, nebo naopak k jejich nepropojení. V pípad runího kreslení úsek toku (nap. pi digitalizaci z mapových podklad) lze s výhodou využít tzv. uchopování (Snap), které lze nastavit v panelu nástroj Editor. Pro stávající data (nap. pevzatá z geodetického mení, ZABAGED, HEIS, apod.) mžeme provést kontrolu definování tzv. topologických pravidel. Úkol 2.3 Vyzkoušejte prakticky možnosti uchopování (Snap) nastavením v panelu nástroj Editor. Bližší informace k tomuto tématu naleznete nap. v nápovd (Help). Úkol 2.4 Pomocí aplikace ArcCatalog zjistte, v jakém formátu se ukládají data vytvoená nadstavbou GeoRas. - 11 (29) -
Hydroinformatika I Modul 5 2.2 Definování behových ar V tomto okamžiku máme definovány osy toku a mžeme pistoupit zakreslení behových ar, tvoících hranici mezi korytem toku a inundaním územím. Tento krok není povinný, protože linie beh lze definovat i pímo v programu HEC-RAS v jednotlivých píných profilech toku. Postup zadání behových ar zahájíme, obdobn jako u osy toku, tlaítkem Ras Geometry Create RAS Layers Bank Lines. Rovnž zadáme název vrstvy do které se budou zakreslovat behové áry (nap. Breh_cary). Zkontrolujeme zda se nám nová vrstva Breh_cary pidala do seznamu vrstev v levé ásti obrazovky a pepneme se do editaního režimu volbou Editor Start Editing na panelu nástroj Editor. Samozejm zvolíme správnou vrstvu pro editaci pomocí rozbalovací nabídky. Nyní zahájíme runí kreslení behových ar tlaítkem. Poznámka Pi kreslení behových ar bychom mli mít na pamti následující pravidla: K ose mohou být piazeny pouze dva behy (levý, pravý). Behové áry mohou být perušené. Nemusíme tedy dodržovat písná topologická pravidla jako u osy toku. Pi kreslení behových ar nezáleží na orientaci. Je lhostejné, zda nejprve kreslíme levý i pravý beh. Stejn tak nezaleží, zda postupujeme proti i po proudu toku. Jak již bylo zmínno, vytvoení této vrstvy je volitelné. K zakreslení behových ar použijeme v našem pípad jako podklad DMT. V praxi lze rovnž využít nap. mapové podklady, geodetická mení apod. Stejn jako u osy toku i behové áry mžeme pevzít z již vytvoených podklad a nemusíme je tedy vždy run digitalizovat. Trasu behových ar odhadneme tak, jak je zachyceno na obrázku 2.8. Dodatené korekce je možné provést i v programu HEC-RAS. - 12 (29) -
Vyhodn Obr. 2.8 Zakreslení behových ar na podklad DMT 2.3 Definice os protékaných oblastí Dalším krokem je definice os protékaných oblastí (Flow Path Centerlines). Mezi protékané oblasti zaadíme koryto toku a inundaní území na obou bezích. Pokud již existuje zakreslená osa toku, což je i náš pípad, je možné ji automaticky nakopírovat jako jednu os protékané oblasti (koryto toku). Nyní zvolte na panelu nástroj Ras Geometry Create RAS Layers Bank Lines. Pokud již existuje osa toku, následuje dotaz, zda chceme provést její kopii mezi osy protékaných oblasti (obrázek 2.9). V našem pípad mžeme potvrdit kliknutím na Yes. Dále jsme dotázáni na volbu vrstvy s osou toku (zde Osa_toku) a název pro novou vrstvu s osami protékaných oblastí (zvolíme nap. Osa_prot_oblast). Úkol 2.5 Obr. 2.9 Dotaz na kopii osy toky mezi osy protékaných oblasti Ovte použitím aplikace Arc Catalog, zda v geodatabázi projektu nov pibyla vrstva s osami protékaných oblastí. - 13 (29) -
Hydroinformatika I Modul 5 Nyní je teba pokraovat zakreslením os protékaných oblastí na pravém a levém behu. Stejn jako v pípad zakreslování behových linií je teba dodržovat jisté zásady: Osy protékaných oblastí je teba zakreslovat ve smru toku. Všechny osy protékaných oblastí se musí protínat s pínými profily (vytvoení píných profil bude vysvtleno v dalším textu). Osy protékaných oblastí zakreslete do píslušné vrstvy v editaním režimu pibližn tak, jak vidíte na obrázku 2.10. Pi kreslení nezapomete na dodržování orientace postupu zadávání jednotlivých bod osy ve smru toku. Obr. 2.10 Zakreslení os protékaných oblastí Pokud již máte jednotlivé osy zakresleny, je teba jim piadit atributový údaj o tom, zda se jedná o protékanou oblast v toku, na levém i pravém behu. Tato akce se provede pomocí tlaítka na panelu nástroj HEC-GeoRas. Po kliknutí na tlaítko je teba pomocí kurzoru vybrat jednotlivé osy protékaných oblastí a piadit jim píslušný údaj v rozbalovací nabídce, jak je patrné z obrázku 2.11. - 14 (29) -
Vyhodn Úkol 2.6 Obr. 2.11 Piazení atribut osám protékaných oblastí Zjistte, jak se v atributové tabulce vrstvy Osa_prot_oblast projevil práv zadaný údaj o umístní protékané oblasti. 2.4 Definice výpotových píných profil Dalším krokem pípravy dat je definování výpotových píných profil na toku. Pro zakreslené píné profily bude následn aplikací GeoRas stanoveno staniení na toku. Jednotlivým bodm píného profilu budou dále piazeny údaje o výškových kótách na základ DMT. Zde je podstatný pínos použití aplikace GeoRas, který spoívá v omezení runího zadávání profil pímo v programu HEC-RAS. Definice píného profilu sestává pouze v jeho zakreslení pomocí pímé nebo lomené áry. Pro danou akci je však nutné mít k dispozici odpovídající DMT. Základní pravidla pro zakreslení píných profil jsou následující: Píné profily musí být zakresleny ve smru z levého behu na pravý. Tedy, zakreslete všechny píné profily z leva doprava tak, jako byste se dívali ve smru proudní vody v toku. Píné profily musí protínat všechny ti osy prtoných oblastí, osu toku a ob behové linie (pokud jsou definovány). Linie vymezující trasu píného profilu by mla mít smr normály ke smru proudní. Toto pravidlo je obtížné v nkterých pípadech striktn dodržet, ale mli byste ho mít vždy na pamti. Píné profily se nesmí vzájemn protínat. Kreslení píných profil zante klinutím na Ras Geometry Create RAS Layers XS Cut Lines a zadejte název vrstvy pro píné profily (nap. Profily). - 15 (29) -
Hydroinformatika I Modul 5 Zakreslení píných profil provedete opt v editaním režimu, piemž neopomete dodržet zmiované pravidlo o smru zadání bod píného profilu. Dále berte v úvahu tato doporuení: V pípad budov, které jsou souásti DMT se chovejte, jako by neexistovaly. Vyhnte se umístní profil v místech, kde je z DMT patrné nap. pemostní toku. V tchto místech totiž DMT neobsahuje údaje o výškových kótách dna koryta, ale nap. mostovky. Píklad je vidt na obrázku 2.12. Umístte píné profily v místech pedpokládaného zadání okrajových podmínek pro výpoet. Poátení a koncový bod píného profilu by se ml nacházet mimo pedpokládané hranice rozlivu vody v inundaním území. Je tedy lépe poítat s jistou rezervou a píný profil radji zakreslit delší. Pro úely tohoto cviení zakreslete na každý úsek toku cca 10 až 20 píných profil, jak je vidt na obrázku 2.13. Obr. 2.12 Detail mostu v DMT nevhodné pro umístní píného profilu. Informace GeoRAS umožuje i hromadné zakreslování píných profil, nap. urením potu profil na daném úseku toku. Bližší informace viz Nápovda (Help). - 16 (29) -
Vyhodn Úkol 2.7 Obr. 2.13 Píklad umístní píných profil na toku. Znovu pekontrolujte, zda vámi zakreslené píné profily splují požadavky uvedené v pedchozím textu. Pro ovení správné orientace píných profil zapnte ve vlastnostech vrstvy Profil, šipky na konci linie (viz obrázek 2.14). Obr. 2.14 Kontrola orientace píných profil na toku. Informace V rámci pedchozích odstavc jsme vytvoili pouze základní nezbytné vrstvy pro import do HEC-RAS. Nádstavba GeoRas však umožuje zadávat i množství dalších parametr, jako je nap. drsnost povrchu, ochranné hráze atd. Podrobnjší informace o tchto užitených funkcích lze nálézt bu pímo - 17 (29) -
Hydroinformatika I Modul 5 v nápovd (Help) GeoRas nebo v uživatelském manuálu, který je k dispozici na internetu. Úkol 2.8 Zjistte funkci a otestujte tlaítka,. Využijte nápovdu, popípad uživatelský manuál GeoRas. 2.5 Pevod 2D kivek na 3D V tuto chvíli již máme pipraveny všechny nezbytné vrstvy po generování vstupních dat do programu HEC-RAS. Je teba si však uvdomit, že všechny námi dosud vytvoené vrstvy jsou prozatím pouze dvourozmrné (2D). Napíklad píným profilm chybí dležitý údaj o výškových kótách dna koryta a inundaního území. Údaje o výškopisu zájmového území však máme k dispozici ve formátu TIN (v podob digitálního modelu terénu) ve vrstv DMT. Zbývá tedy pouze piadit údaje o výškopisu z vrstvy DMT zbývajícím, prozatím 2D vrstvám. Princip této operace je dobe patrný na píklad píného profilu z obrázku 2.15. Obr. 2.15 Piazení výškových kót bodm píného profilu. Nejprve je teba sdlit nadstavb GeoRas, kde nalezne píslušné vrstvy k provedení výše zmiovaných inností. K tomu zvolíme z menu Ras Geometry Layer Setup a ovíme zda souhlasí nastavení s obrázky 2.16 až 2.18. - 18 (29) -
Vyhodn Obr. 2.16 Nastavení umístní DMT. Obr. 2.17 Nastavení umístní povinných vrstev s osou toku a pínými profily. Obr. 2.18 Nastavení umístní volitelných vrstev s behovými liniemi a osami prtoných oblastí. - 19 (29) -
Hydroinformatika I Modul 5 Úkol 2.9 Otevete postupn atributové tabulky námi vytvoených vrstev a poznate si, které sloupce jsou dosud nevyplnné, tj. obsahují hodnotu <Null>. Bhem následujících operací, kontrolujte, zda dochází ke vkládání údaj do prázdných sloupc atributových tabulek a zjistte co tyto údaje znamenají. Nyní budeme postupn doplovat chybjící údaje do atributových tabulek jednotlivých vrstev. Všechna tato data jsou nezbytná pro budoucí úspšné vytvo- ení importního souboru do HEC-RAS. Z panelu nástroj GeoRas postupn zvolíme Ras Geometry Stream Centerline Atributes Topology, Ras Geometry Stream Centerline Atributes Lengths/Stations a Ras Geometry Stream Centerline Atributes Elevations. Posledn zmiovaná volba vyvolá dialog (viz obrázek 2.19), který vyžaduje zadání stávající 2D osy toku, zdroje výškopisu (DMT) a název nové vrstvy do které se uloží 3D osa toku. Obr. 2.19 Dialog konverze 2D na 3D osu toku. Obdobným postupem jako u osy toku postupn volíme Ras Geometry XS Cut Line Atributes River/Reach Atributes, Stationing, Bank Stations, Downstream Reach Lengths, Elevations. Úkol 2.10 Objasnte funkci jednotlivých píkaz v menu Ras Geometry XS Cut Line Atributes Úkol 2.11 Do aplikace ArcScene natte všechny souasné vrstvy projektu. Pokuste se dosáhnout obdobného zobrazení, jako je na obrázku 2.20. Srovnejte rozdíl mezi 2D a 3D daty. - 20 (29) -
Vyhodn Obr. 2.20 Srovnání 2D na 3D datových vrstev projektu. 2.6 Generování vstupního souboru pro HEC-RAS Nyní již máme vše pipraveno k poslednímu kroku a tím je vytvoení vstupního souboru pro HEC-RAS s údaji o geometrii toku. Akci provedeme volbou Ras Geometry Extract GIS Data. Následuje výzva k zadání názvu a umístní souboru ureného pro import do HEC-RAS. Zvolíme nap. GIS2RAS. Výsledkem jsou soubory ve dvou rzných formátech: textový soubor s koncovkou *.sdf urený pro import do HEC-RAS; soubory ve formátu XML. Úkol 2.12 Otevete textový soubor GIS2RAS.RASImport.sdf a pokuste se porozumt jeho obsahu. Provete zbžnou kontrolu, zda generování souboru probhlo úspšn. - 21 (29) -
Hydroinformatika I Modul 5 3 Hydraulický výpoet v HEC-RAS V této ásti ešení projektu by následovalo sestavení výpotového modelu v programu HEC-RAS pro naši zájmovou oblast. Jako vstupní podklad by sloužila data o geometrii koryta pipravená s pomocí nadstavby GeoRas v rámci minulé kapitoly a dále hydrologická data v souboru *.xls. Celý postup by spoíval v tchto krocích: Založení nového projektu HEC-RAS, natení geometrie toku a hydrologických dat. Doplnní chybjících vstupních parametr modelu a kontrola dat pipravených v GIS. Spuštní výpotu ustáleného nerovnomrného proudní, kalibrace a pípadná úprava modelu. Export výsledk ke zpracování v GeoRas. Vzhledem k tomu, že cílem tohoto modulu není provádní výpot v programu HEC-RAS, využijeme v další kapitole již pipravené výsledky výpot. Seznámení s programem HEC-RAS mžete provést formou samostudia, pop. v rámci jiných odborných pedmt. Obr. 3.1 Program HEC-RAS.. - 22 (29) -
Vyhodnocení výsledk (post-processing) 4 Vyhodnocení výsledk (post-processing) Cílem této ásti cviení je natení výsledk z HEC-RAS do GIS za úelem vytvoení hranic rozliv a map hloubek vody. Prvním krokem je konverze souboru s výsledky (*.sdf) do formátu XML, což provedeme tlaítkem na panelu nástroj GeoRas. Veškeré další akce budou již probíhat v menu Ras Mapping. Nejdíve provedeme základní nastavení v Ras Mapping Layer Setup, jak je vidt na obrázku 4.1. Výsledkem je nový datový rámec (Data Frame), který se nám zobrazí v seznamu vrstev (viz obrázek 4.2). Obr. 4.1 Nastavení parametr v Ras Mapping. Obr. 4.2 Nový datový rámec vytvoený v Ras Mapping Layer Setup. Dále budeme pokraovat natením souboru s výsledky, který jsem si vygenerovali po výpotu v HEC-RAS (nyní má konverzi formát XML), a to volbou Ras Mapping Read RAS GIS Export File. Po natení dat bychom mli dosáhnout stavu, který je na obrázku 4.3. - 23 (29) -
Hydroinformatika I Modul 5 Obr. 4.3 Natená data s výsledky z HEC-RAS. Obr. 4.4 Výbr sady výsledk výpotu pro které bude vytvoen TIN hladiny. Po natení dat s výsledky z HEC-RAS budeme pokraovat jejich analýzou, tj. vytvoením hranic rozlivu (vektorová data polygon) a výpotem hloubek v záplavovém území (rastrová data). Nejprve vytvoíme plochu hladiny ve formátu TIN, která je nezbytná k provedení výše uvedených analýz. Volíme Ras Mapping Inundation Mapping Water Surface Generation. Výsledek je patrný na obrázku 4.5. Je zejmé, že další analýza se bude provádt pouze v oblasti ohraniené ervenou arou, tj. v oblasti vymezené pínými profily. Mimo tyto hranice nelze hodnoty z TIN hladiny použít! - 24 (29) -
Vyhodnocení výsledk (post-processing) Obr. 4.5 Vytvoený TIN plochy hladiny. Nyní z vytvoeného TIN hladiny a DMT vytvoíme mapy hloubek. Z menu vybereme Ras Mapping Inundation Mapping Floodplain Delineation Grid Intersection. Výsledkem jsou dv nové vrstvy obsahující vektorová data s polygony ohraniujícími záplavové území (viz obrázek 4.6) a rastrová data s hodnotami hloubek vody v záplavovém území (viz obrázek 4.7). Obr. 4.6 Vytvoené hranice rozlivu. - 25 (29) -
Hydroinformatika I Modul 5 Úkol 4.1 Obr. 4.7 Vytvoené mapy hloubek vody. Zjistte jaká je plocha záplavového území v zájmové oblasti. Lokalizujte místa s maximální hloubkou vody mimo koryto toku. Data, která jsme práv obdrželi jako výsledek analýz, nelze v žádném pípad brát jako finální. Vždy je teba provést kontrolu a korekce zpracovatelem. Úkol 4.2 V souvislosti s výše uvedenými informacemi provete kontrolu vámi vytvoených hranic rozlivu, oznate místa nutná ke korekci a provete diskuzi nad dvody vzniku nedostatk ve výsledcích. Úkol 4.3 Provete prezentaci výsledk s použitím aplikace ArcScene. Použijte vrstvy DMT a TIN plochy hladiny. Mli byste dosáhnout podobného výsledku, jako je uvedeno na obrázku 4.8. - 26 (29) -
Vyhodnocení výsledk (post-processing) Obr. 4.8 Prezentace výsledk v ArcScene. - 27 (29) -
Závr 5 Závr 5.1 Shrnutí Práv jste úspšn dokonili poslední z modul uebního textu pedmtu Hydroinformatika I. Obsah tohoto modulu vám naznail souasný trend využití GIS ve spojení se simulaními modely. Seznámili jste se s možnostmi využití DMT jako zdroje vstupních dat pro ešení 1D úloh proudní vody. DMT jste rovnž využili pi prostorové analýze ke stanovení hranic rozlivu a výpotu hloubek vody v záplavovém území. 5.2 Studijní prameny 5.2.1 Seznam použité literatury [1] Ackerman, C.T. HEC-GeoRAS An extension for suppor of HEC-RAS using ArcGIS. U.S. Army Corps of Engineers 2005. 5.2.2 Seznam doplkové studijní literatury [2] Bratt, S., Booth, B. ArcGIS 9 - Using ArcGIS 3D Analyst. Esri Press 2002. [3] McCoy, J. et.al. ArcGIS 9 - Using ArcGIS Spatial Analyst. Esri Press 2002. 5.2.3 Odkazy na další studijní zdroje a prameny [4] ESRI - http://www.esri.com/ [5] Stránky zamené na virtuální výuku GIS - http://campus.esri.com/ [6] GIS Water Resources Consortium - http://www.crwr.utexas.edu/giswr/ [7] The Hydrologic Engineering Center (HEC) http://www.hec.usace.army.mil/software/software.html - 29 (29) -