Nástroj pro tvorbu hydrologicky korektních digitálních modelů terénu

Bc. Daniel Röschel

Master's thesis

Tool for hydrological correction of digital terrain models

Abstract:

Tato diplomová práce je zaměřena na problematiku uzavřených depresí, které v digitálních modelech terénu představují hydrologicky problémová místa, ze kterých nelze určit směr odtoku. Navazuje tím na diplomovou práci Ing. Petra Nováka, ve které vytvářel nástroj pro automatickou extrakci říční sítě z hydrologicky korektních digitálních modelů terénu. První část této diplomové práce je převážně zaměřena na seznámení se s problematikou uzavřených depresí a plošin při simulaci povrchového odtoku modelovaného z rastrových digitálních modelů terénu. Jsou vysvětleny všechny pojmy vyskytující se v této práci a vznik uzavřených depresí v digitálních modelech terénu. Dále jsou představeny a vysvětleny jednotlivé algoritmy od různých autorů řešící tato hydrologicky problémová místa.Praktická část je zaměřena na tvorbu dvou algoritmů odstraňující uzavřené deprese v digitálním elevačním modelu pomocí programovacího jazyka Python, které jsou dále integrovány jako nástroje do prostředí ArcGIS. První algoritmus je vytvořen na principu plnění prohlubní (Fill) a druhý naopak využívá tzv. protržení hráze deprese vyrytím cesty ode dna deprese směrem ven z prohlubně (Carving). Funkčnost nástrojů byla vyzkoušena na dvaceti digitálních elevačních modelech náhodně vybraných hydrologických povodích III. a IV. řádu a výstupy byly následně statisticky vyhodnoceny podle toho, jak moc se liší jejich výstupy od původního digitálního elevačního modelu z hlediska počtu a objemu modifikovaných buněk.

Abstract:

This diploma thesis is focused on the issue of closed depressions, which in digital terrain models represent hydrologically problematic places from which cannot be determined the flow direction. This thesis is a continuation of the diploma thesis by Ing. Petr Novák, in which he created a tool for automatic river networks extraction from hydrologically correct digital terrain models. The first part of this thesis is mainly focused on introduce with the issues of closed depressions and flat areas while surface outflow modeled from raster digital terrain models. Are explained all terms in this work and the origin of closed depressions in digital terrain models. Next are introduced and explained individual algorithms from various authors solving with these hydrologically problematic areas. are presented and explained. The practical part is focused on creation of two algorithms removing closed depressions in digital elevation model in Python programming language. These are further integrated as tools into ArcGIS. The first algorithm is created on the principle of filling depressions (Fill) and second used outlet breaching of depression by engraving the path from the bottom of the depression to the outside of the depression (Carving). The functionality of the tools was tested on twenty digital elevation models of randomly selected hydrological basins III. and IV. order and outputs were then statistically evaluated accordingly how much their outputs are differend from the original digital elevation model in terms of number and volume of modified cells.

Keywords

Hydrologicky korektní DTM, Python, ArcGIS, Simulace povrchového odtok, Digitální analýza terénu

Keywords

Surface outflow, Digital terrain analysis, Hydrologically correct DTM, Python, ArcGIS

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 4. 2019

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Vojtěch Barták, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Master programme / field:
Landscape Engineering / Water in the Landscape