Bearbeitung des Gewässernetzes - Maßgeschneiderte Funktionen für definierte Aufgaben

 

Um die Bearbeitung des Gewässernetzes optimal zu unterstützen, wurden sowohl ausgewählte Esri-Standardfunktionalitäten zum Bearbeiten und Speichern als auch angepasste Werkzeuge in der Editierleiste von HydroTools zusammengefasst.

hydrotools Editierleiste 1


hydrotools Editierleiste 2

So wird beispielsweise durch die automatisierte Attributpflege gewährleistet, dass vorgenommene Änderungen durch automatisch vergebene Metadaten (z.B. Erstellungsdatum, Fortschreibungsdatum, festgelegte Kodierungen u.a.) dokumentiert werden.


Aufbereitung des Gewässernetzes

GIS-Analysen und die Berechnungen von Gewässerrouten sind fachlich nur sinnvoll, wenn das zugrunde liegende Gewässernetz topologisch geschlossen ist. Da die Gewässernetze der Landesvermessungen diese Voraussetzung oftmals nicht erfüllen, wurden verschiedene Funktionen entwickelt, die den Nutzer bei der Analyse und effizienten Überarbeitung der Gewässernetze unterstützen.

Über die Funktion "Finde Lücken" werden bspw. automatisiert freie Enden im Gewässernetz ermittelt und automatisch nach den Punktarten

  • Quellen
  • Lücken
  • Mündungspunkte
  • Mündung in flächenhafte Fliessgewässer
  • Mündung in Seen
  • Mündung in Meer
  • vermutlich Lücke
klassifiziert und dargestellt.


hydrotools Gewaesser aufbereiten

Für weitergehende Analysen im Gewässernetz ist zudem die korrekte Ausrichtung der Gewässergeometrien von der Quelle in Richtung Mündung hilfreich und für die Routenberechnung notwendig. Die Funktion "Gewässer ausrichten" prüft basierend auf der Gewässerkennzahl, ob die Ausrichtung der Geometrien in Fließrichtung gegeben ist und korrigiert sie gegebenenfalls.

Zusätzlich zu den geometrischen Analysefunktionen, die beispielsweise die Konsistenz zwischen der Gewässer- und Einzugsgeometrie überprüfen, stehen weitere attributive "Plausibilisierungsfunktionen" zur Validierung des Gewässer-Datensatzes bereit.

Grundlage für die automatische Ableitung von Gewässerverzeichnissen ist das Gewässernetz mit seinen Attributen, die teilweise automatisiert berechnet werden. Ein Beispiel hierfür ist die Information, von welcher Seite ein Nebenfluss in den Vorfluter mündet. Über die Funktion "Bestimme Lage" wird hierfür das Attribut "Lage" mit einem entsprechenden Wert belegt.


RoutenTool

Das RoutenTool bietet dem Nutzer als Bestandteil der HydroTools® die Möglichkeit, aus Gewässergeometrien anhand festgelegter Verfahren Gewässerrouten zu berechnen und abzuspeichern. Bei der automatisierten Erstellung für unterschiedliche Maßstabsebenen werden die Anforderungen der LAWA-Richtlinie zur Gebiets- und Gewässerverschlüsselung berücksichtigt.

Die berechneten Gewässerrouten sind die Grundlage für die Anwendung der Esri-Event-Technologie. Nähere Informationen zu diesem Thema finden Sie Im Modul "Gewässerbezogene Fachdaten".

hydrotools Erzeuge Routen

Zur Erzeugung der Routen werden folgende Schritte in einer Schleife abgearbeitet:

  • Selektion aller Gewässergeometrien mit gleicher Routenkennung
  • Bestimmung der Mündung selektierter Features
  • Prüfung des Mündungssegments auf Lückenschluss
  • Zusammenfassung selektierter Features
  • Überprüfung, ob in der Ziel-Gewässerroute übereinstimmende Routen vorliegen
  • Ggf. Löschen vorhandener Routengeometrien
  • Berechnung der Kilometrierungswerte (M-Werte) und Speicherung in der Gewässer-Routengeometrie

Zur Mündungsbestimmung selektierter Gewässergeometrien ist ein Verfahren implementiert, das bei unklaren Geometrien (beispielsweise bei Bifurkationen) die "Hauptachse" der selektierten Gewässergeometrien bestimmt und als Routengeometrie verwendet. Die Bestimmung der Mündung erfolgt anhand attributiver und geometrischer Abfragen.

Gemäß "LAWA-Richtlinie zur Gebiets- und Gewässerverschlüsselung" sind bei der Berechnung der Stationierungswerte (M-Werte) Lückenschlüsse zu Gewässermittelachsen auszuschließen. Lückenschlüsse sind hierbei Gewässergeometrien, die in den Gewässerdatensatz eingefügt wurden, um bei Mündungen in flächenhafte Fließgewässer ein topologisch geschlossenes Gewässernetz zu erhalten.

Der Ausschluss erfolgt durch eine attributive Abfrage auf die Mündungsgeometrie, wobei der Feldname und die entsprechende Kodierung von Lückenschlüssen verwendet werden. Liegt ein Lückenschluss vor, wird der Nullpunkt der Route auf den Beginn der Mündungsgeometrie verschoben.


Kalibrierung

Über das RoutenTool lassen sich für Gewässer unterschiedlicher Maßstäbe Gewässerrouten berechnen. Die Kilometrierung wird dabei immer in Abhängigkeit der geometrischen Länge der Gewässergeometrien vergeben. Da sich diese in den einzelnen Maßstäben jedoch unterscheiden, würden darauf bezogene Fachdaten, die als Eventthemen vorliegen, an unterschiedlichen Stellen positioniert werden.

Sollen die Fachdaten jedoch lagegenau auf Routenbestände unterschiedlicher Maßstäbe (z.B. Bearbeitungs- und Berichtsmaßstab) angewendet werden, ist es notwendig, die Stationierung aneinander anzupassen. Dieser Vorgang wird als Kalibrierung bezeichnet. Der Prozeß wird durch das Kalibrierungs-Tool unseres Systems unterstützt.

Das Kalibrierungs-Tool hilft bei der Erstellung und Anpassung von Kalibrierungspunkten und bei der Routenkalibrierung. Zur Kalibrierung werden Fixpunkte gesucht, die in allen Routenbeständen gleich sind. Der Stationierungswert kann an diesen Fixpunkten für alle Routenbestände angeglichen und die Routen-Stationierung neu berechnet werden.

Übersicht über den Arbeitsfluss des Kalibrierungs-Tools:

  • Für jeden Routenbestand werden drei Arten von Kalibrierungspunkten automatisch erzeugt (Quelle, Mündung, Uferschnittpunkt) und als Punkt-Featureklasse im WaWi-Datenmodell gespeichert.
  • Anschließend werden die Kalibrierungspunkte analysiert und die Stationierungswerte abgeglichen.
  • Am Schluss wird der Zielroutenbestand kalibriert.

hydrotools Kalibrierungsmanager
* Eine benutzerspezifische Anpassung und Erweiterung ist natürlich möglich.



Fortschreibung des Gewässernetzes

Bei der Bearbeitung der Gewässerdaten gibt es keinen Stillstand! Ständig müssen die Geometrien an die realen Gewässerverläufe angepasst werden. Die Gründe sind vielfältiger Natur und beinhalten das Bereinigen vorhandener Datenfehler, die Nachführung an reale Änderungen von Gewässerläufen, die Berücksichtigung zwischenzeitlich vorgenommener gewässerbaulicher Maßnahmen und vieles mehr.

Um bei der Fortschreibung des Fliessgewässernetzes die Konsistenz zwischen dem Gewässernetz, den Gewässerrouten und gewässerbezogenen Fachdaten gewährleisten zu können, wurden entsprechende Verfahren implementiert, die eine dezentrale und zeitlich unabhängige Bearbeitung von Gewässergeometrien und gewässerbezogenen Fachdaten ermöglichen.

Die automatisierte Anpassung von M-Werten im Fliessgewässer-Datensatz erfolgt dabei entweder über eine Neuberechnung der Route entsprechend der geometrischen Länge oder über die "Gummiband- Methode". Des weiteren werden über den Eventmanager Funktionen bereitgestellt, die eine Konsistenzprüfung zwischen Gewässer und Routendaten durchführen und gegebenenfalls Anpassungen vornehmen.