Zpracování bathymetrických dat malé vodní nádrže užitím IDW a Delaunayovy triangulace v ArcGIS

Bc. Anežka Nevoralová

Master's thesis

Processing of bathymetry data of small water reservoir using IDW and Delaunay triangulation in ArcGIS

Abstract:

V diplomové práci je realizován bathymetrický průzkum malé vodní nádrže Břve, která se nachází v Hostivicích v povodí Litovicko-Šáreckého potoka. Ze zaměřených bathymetrických dat byla vytvořena sada digitálních modelů terénu (DMT) dna nádrže. K tomu byly aplikovány interpolační metody IDW a Delaunayova triangulace (TIN) při odlišných variantách nastavení jejich parametrů, a rovněž byly použity různé varianty datových vstupů. Pro tento účel byl v Esri ArcGIS Desktop vypracován datový model v prostředí Model Builderu, který slouží k automatickému spouštění výpočtů. V průběhu práce bylo hodnoceno, jaký vliv na výsledné DMT dna nádrže mají (1) kvalita a struktura datových vstupů a (2) nastavení parametrů zvolené interpolační techniky. Kvalita vytvořených DMT byla hodnocena procesem cross-validace pomocí kritérií RMSE a MAE. Pro vytvořené DMT byly dále vyhodnoceny hloubky a akumulační objemy nádrže.Výsledky této práce ukázaly, že větší vliv na výsledné DMT měla struktura a hustota vstupních dat než nastavení interpolační techniky. Jako nejkvalitnější byl vyhodnocen DMT vytvořený z nejpodrobnější datové sady obsahující 1 300 bodů na hektar. Při nastavení metody IDW Power=2 a Number of Points=12 byly u této datové sady hodnoty kritérií RMSE a MAE rovny 0,020 m, resp. 0,001 m. Jako obecně vhodné nastavení metody IDW byly prokázány dvojice Power= 3, Number of Points=12 a Power=2, Number of Points=3. Objem MVN Břve byl vyhodnocen z DMT s nejmenší chybou RMSE a MAE na 101 709 m3 a průměrná hloubka nádrže byla určena 1,28 m.

Abstract:

The aim of this diploma thesis was the realization of a bathymetric survey of the small water reservoir Břve, which is located in Hostivice in the Litovicko-Šárecký stream. Measured data were processed using IDW interpolation method and Delaunay triangulation (TIN) to construct the digital terrain model (DTM) of the surface of reservoir bottom. Different variants of interpolation parameter settings were applied, and several types of input bathymetric datasets were used. Esri ArcGIS Desktop software was used for computations and result visualization. For this purpose, a data model has been developed in ArcGIS's Model Builder environment.The influence of parameter settings and input dataset type on the resulting DTM has been assessed. The quality of DTMs was evaluated by cross-validation process using the RMSE and MAE criteria. For all DMT, depths and reservoir accumulation volume were evaluated as well. This study shows that the key effect on the resulting DTM has the bathymetric point data structure and its spatial density rather than the interpolation technique settings. The DTM with the lowest RMSE (0.02 m) and MAE (0.001 m) was created from the most detailed dataset (containing 1300 points per hectare), using IDW settings Power = 2 and Number of Points = 12. As a suitable IDW settings were also proved Power = 3 vs. Number of Points = 12, Power = 2 vs. Numbers of Points = 3 respectively. The total reservoir volume was evaluated from DTM with the smallest RMSE / MAE to 101 709 m3; the average depth was 1.28 m.

Keywords

zanášení, digitální model terénu, interpolace, malá vodní nádrž, TIN, IDW, bathymetrie

Keywords

bathymmetry, clogging, digital terrain model, interpolation, small water tank, TIN, IDW

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 12. 2017

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Petr Bašta

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Master programme / field:
Landscape Engineering / Landscape Engineering