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Large scale 2D hydraulic modelling: Improving the analysis of flood dynamics with remote sensing and voluntary geographic information
Annis, Antonio
Braunschweig (Deutschland)
Selbstverlag
2018, XIII,178 S., Abb., Tab., Lit., Kt.
Sprache: Englisch
Link zum kostenlosen Volltext

[Quelle: http://d-nb.info]
Die Arbeit untersucht die Integration von hydro-geomorphen Modellen, traditionellen Daten (statische Stufenpegeln) und neuartigen Datenquellen wie Remote-Sensing-Bildern und Crowdsourced-Daten (volunteering Geographic Information oder VGI), um beobachtungsorientierte Verbesserungen von Hydromodellierungswerkzeugen zu erreichen. Das Tiber-Flusseinzugsgebiet wurde als Fallstudie mit einem Schwerpunkt auf dem etwa 120 km stromaufwärts von Rom gelegenen Kanal ausgewählt und zwar wegen seiner strategischen Bedeutung für den Schutz des historischen Stadtzentrums und der urbanisierten Küstenregion. Ein sparsamer hydrologischer Modellierungsalgorithmus wurde implementiert, kalibriert und validiert, um die Flusshydrographen der durch Pegel nicht erfassten kleinen Becken zu berechnen, die zum Untersuchungsgebiet beitragen. Um die Grenzen des rechnerischen Bereichs des Hydraulikmodells für die Data-Assimilation-Anwendung abzugrenzen, wurde außerdem ein DEM-basierter, aus der Literatur angepasster Algorithmus zur Abgrenzung von hydrogeomorphen Flutebenen mit verschiedenen DEMs getestet, wobei auch die Parametrisierung der Stream-Reihenfolge berücksichtigt wurde. Die angenommene DA-Methode ist der Ensemble Kalman Filter (EnKF), der mehrere Simulationen zur Darstellung der mit dem Modell verbundenen Unsicherheiten und Beobachtungsfehler erfordert. Es wurden neue Ansätze für die Integration herkömmlicher statischer Sensoren, von Fernerkundungsbildern und von VGI-Daten als Beobachtungen für das DA-Verfahren vorgeschlagen. Obwohl die statischen Sensoren bereits in der Literatur als Beobachtungen in einem DA-Rahmen verwendet wurden, waren einige technische Maßnahmen erforderlich, um sie in das Quasi-2D-Hydraulikmodell zu integrieren. Die Assimilation von Satellitenbildern erwies sich als effektiv, da der gesamte rechnerische Bereich an der Korrektur des Wasserstandes interessiert ist; die Verbesserung der Modellleistung dauerte allerdings nur einige Stunden in der Simulation an. Die Nützlichkeit von VGI wurde unter Berücksichtigung der mit ihrer Zuverlässigkeit verbundenen Unsicherheiten hauptsächlich hinsichtlich Genauigkeit und Zeitzuordnung untersucht. Die Ergebnisse zeigen das Potenzial neuer Daten zur Verbesserung der Leistung des Flutmodells, wobei teilweise die Einschränkungen und die oftmals knappe Verfügbarkeit herkömmlicher Sensoren überwunden werden. Schließlich ergab die gleichzeitige Integration aller drei Arten von Beobachtungen vielversprechende Ergebnisse und verbesserte die Leistung des Modells im Vergleich zur Nutzung nur von Satellitenbilder oder VGI-Beobachtungen.
Modellbildung, Modell(hydrologisch), Messdaten, Verbesserungsmaßnahme, Satellitenbild, model formation, model (hydrological), performance data, improvement measure,
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