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Zusammenarbeit mit anderen Arbeitsgruppen im Schwerpunktprogramm


Die Zusammenarbeit mit anderen Arbeitsgruppen im Schwerpunktprogramm ist wegen der Verifizierung der von uns entwickelten Parameter von besonderer Bedeutung und auch Teil unseres Arbeitsprogrammes (siehe Kapitel 1.3).

Wir stehen mit folgenden Arbeitsgruppen in aktivem Kontakt:

Die Zusammenarbeit beeinhaltet:

Im folgenden werden Ergebnisse der bisherigen internen Einzelbesprechungen und Kolloquien dargestellt.

Einzelbesprechungen und Kooperationen

Arbeitsgruppe Schwarze (Dresden)

(a) Anforderungskatalog an unsere Gruppe

Ein Anforderungskatalog von zu erzeugenden Parametern wurde uns zugesandt und bearbeitet. Die Ergebnisse wurden der Arbeitsgruppe Schwarze zur Verfügung gestellt (siehe unten). In Anhang 2 sind einige Beispiele der Anwendung der entwickelten Module bei der Erzeugung von Parametern aus dem Anforderungskatalog dargestellt.

Anforderungskatalog

Ausgehend von einem Punkt der Tiefenlinie sollen über die Bestimmung des Einzugsgebietes oberhalb dieses Punktes folgende Parameter bestimmt werden:

  1. mittlere Geländehöhe {geliefert im Juli 94}
  2. maximale und mittlere Geländehöhendifferenzen { " }
  3. Flächenanteile bezogen auf Höhenstufen { " }
  4. mittleres Geländegefälle { " }
  5. mittleres Geländegefälle in Höhenstufen { " }
  6. Verhältnis theoretischer und realer Flußdichte { " }
  7. hypsometrische Kurve { " }
  8. Exposition { " }
  9. entlang der Fließwege berechnete Entfernungen und Gefälle (in Bearbeitung)
  10. Formfaktor (in Bearbeitung)

Bericht über die Bearbeitung der angeforderten Module

Mit Hilfe von GRASS und UNIX Tools lassen sich zur Zeit folgende geomorphometrischen Parameter des Anforderungskataloges bestimmen. Die dabei als Ausgangsdaten benötigten Einzugsgebiete lassen sich direkt über die Module r.watershed oder r.water.outlet berechnen:

1. Mittlere Gebietshöhe

Werkzeug: r.statistics

Parameter:
base - Layer mit den Einzugsgebieten
cover - Layer mit den Höhen.
method - average
output - Ausgabedatei

Beispiel:
r.statistics base=ezg.dat cover=hoh.dat meth=average out=hoh.ave
Anmerkung: Das Ergebnis wird als Label der Werte der Ausgabedatei abgespeichert.

2. Maximale und mittlere Geländehöhendifferenz

Schritt 1: Berechnung von minimaler, maximaler und mittlerer Höhe im Einzugsgebiet.

Werkzeuge: r.statistics

Parameter:
base - Layer mit den Einzugsgebieten
cover - Layer mit den Höhen
method - min, max, average
output - Ausgabedatei

Beispiel:
r.statistics base=ezg.dat cover=hoh.dat meth=min \
out=hoh.min
Anmerkung: Für die Berechnung von Minimum, Maximum und Average ist jeweils ein eigener Programmlauf notwendig. Das Ergebnis wird als Label der Werte der Ausgabedatei abgespeichert.

Schritt 2: Berechnung der Differenzen

Werkzeug: r.mapcalc

Parameter:
Regel für die Berechnung der max. Höhendifferenz.
Regel für die Berechnung der mittleren Geländehöhendifferenz.

Beispiel:
r.mapcalc maxdiff.dat='hoh.max - hoh.min'
bzw.
r.mapcalc avediff.dat='round(hoh.ave - hoh.min)'
Anmerkung: Das Ergebnis ist im zweiten Fall arithmetrisch auf den nächsten ganzzahligen Wert der vertikalen Auflösung gerundet. Werden höhere Auflösungen gewünscht, ist vorher eine Multiplikation der Höhen erforderlich.

3. Flächenanteile der Höhenstufen im Einzugsgebiet.

Schritt 1: Generierung eines passenden Höhenschichtlayers durch Reklassifizierung des Höhenmodells.

Werkzeug: r.reclass

Parameter:
input - Layer mit den Höhen
output - Layer mit den Höhenschichten.
Reklassifizierungsregel

Beispiel:
r.reclass input=hoh.dat output=hoh.schicht
>100 thru 199 = 1 100-199m
>200 thru 299 = 2 200-299m
>300 thru 399 = 3 300-399m
>end
Schritt 2: Berechnung des Flächenanteils jeder Höhenschicht am Einzugsgebiet.

Werkzeug: r.statistics

Parameter:
base - Layer mit den Einzugsgebieten
cover - Layer mit den Höhenschichten
method - sum
output - Ausgabedatei

Beispiel:
r.statistics base=ezg.dat cover=hoh.dat meth=area \
out=hohschicht.sum
Anmerkung: Die Flächenanteile jeder Höhenschicht in Pixeln stehen als Label in der Ausgabedatei hohschicht.sum.

4. Gefälle und Exposition.

Werkzeug: r.slope.aspect

Parameter:
input - Layer mit den Höhen
slope - Ausgabelayer mit den Neigungen.
aspect - Ausgabelayer mit der Exposition.

Beispiel:
r.slope.aspect input=hoh.dat aspect=asp.dat \
slope=neig.dat
5. Mittleres Gefälle im Einzugsgebiet.

Werkzeug: r.statistics

Parameter:
base - Layer mit den Einzugsgebieten
cover - Layer mit den Neigungen.
method - average
output - Ausgabedatei

Beispiel:
r.statistics base=ezg.dat cover=neig.dat meth=average \
out=neig.ave
Anmerkung: Das Ergebnis wird als Label der Werte der Ausgabedatei abgespeichert. Soll das mittlere Gefälle für jedes Einzugsgebiet berechnet werden, ist eine Maskierung des jeweiligen Einzugsgebiets notwendig. Die Maskierung kann mit r.reclass beispielsweise so erfolgen:
Angenommen es soll das Einzugsgebiets Nr. 12 betrachtet werden.
     r.reclass i=ezg.dat o=MASK
> 12 = 12
END

6. Mittleres Geländegefälle in Höhenstufen.

Schritt 1: Generierung des Höhenschichtlayers wie in 3).

Schritt 2: Erzeugen des Neigungslayers wie in 4).

Schritt 3: Berechnung des mittleren Gefälles

Werkzeug: r.statistics

Parameter:
base - Layer mit den Höhenschichten
cover - Layer mit den Hangneigungen
method - average
output - Ausgabedatei

Beispiel:
r.statistics base=hoh.schicht cover=neigung \
meth=average out=neig.ave
Anmerkung: Das Ergebnis von r.statistics wird als Label der Werte der Ausgabedatei abgespeichert. Auch hier ist eine auf das Einzugsgebiet bezogene Betrachtung durch geeignete Maskierung zu erreichen.

7. Hypsometrische Kurve

Werkzeug: r.statistics

Parameter:
base - Layer mit den Einzugsgebieten
cover - Layer mit den Höhen.
method - distribution

Beispiel:
r.statistics base=ezg.dat cover=hoh.dat meth=distribution \
>distrib.dat
Anmerkung: Das Ergebnis wird nach STDOUT geschrieben und muß via '>' in eine Datei umgeleitet werden. Das Ausgabeformat besteht aus drei Spalten.
	1	102	11
1 103 8
1 104 21
1 106 28
1 110 32
2 237 4
2 238 8
.
.
.
In Spalte eins befindet sich die Kategorie des Base Layers, in diesem Fall die Nummer des Einzugsgebiets. In Spalte zwei eine Höhe aus dem Cover Layer und in der dritten Spalte der prozentuale Anteil dieser Höhe am Einzugsgebiet. Dieses Datenformat läßt sich beispielsweise in Excel einlesen, um die hypsometrische Kurve darzustellen.

8. Verhältnis theoretischer und realer Flußdichte

Schritt 1: Berechnung der Tiefenliniendichten und der Flußdichte

Schritt 2: Berechnung des Quotienten

Werkzeug: r.density.sh

Parameter:
base - Layer mit den Einzugsgebieten
cover - Layer mit den Tiefenlinien bzw. Flüssen
output - Ausgabedatei

Beispiel:
r.density.sh base=ezg.dat cover=tief.theo\tief.real output=tief.dens
Anmerkung: Das Ergebnis von r.density.sh wird als Label der Werte der Ausgabedatei abgespeichert. Auch hier ist eine auf das Einzugsgebiet bezogene Betrachtung durch geeignete Maskierung zu erreichen. Der Quotient von theoretischer und realer Flußdichte kann 'von Hand' oder über r.mapcalc berechnet werden.

(b) GRASS-Unterstützung

Ein Mitarbeiter (Herr Dr. Dröge) der AG besuchte uns mehrmals und unterrichtete sich über die GRASS-Implementierung und die Anwendung von GRASS zur morphometrischen Analyse.

(c) MilGeo - Datensatz

Bezüglich der GRASS-Implementierung und des Imports der Milgeo-Datensätze in GRASS wurde eine intensive Unterstützung betrieben, die von technischer Anleitung bis zur Lieferung der von uns entwickelten Import-Programme reichte (siehe Kapitel 3.1).

Arbeitsgruppe Peschke (Zittau)

(a) Anforderungskatalog an unsere Gruppe

Während des Aufenthalts einer Mitarbeiterin wurden Anwendungen des GPM erprobt.

(b) GRASS - Unterstützung

Eine Mitarbeiterin (Frau Kutter) der AG besuchte uns für mehrere Tage und erhielt eine intensive GRASS-Schulung zu Datenformaten und -import sowie zur morphometrischen Analyse. Auf Basis des Digitalen Höhenmodells des Wernersbaches wurden einfache morphometrische Analysen durchgeführt, die Grundlage für die zum Workshop in Münster von uns vorgelegte Broschüre bildeten (siehe Kapitel 4.2 und Anhang 2).

(c) Digitales Höhenmodell des Wernersbaches

Bezüglich der Interpolation eines Raster-Datensatzes für das Einzugsgebiet des Wernersbaches stehen wir mit der Arbeitsgruppe in intensivem Kontakt. Der Orginal-Datensatz wurde uns zur morphometrischen Analyse überlassen.

Arbeitsgruppe Schulz (Bochum)

Anforderungskatalog an unsere Gruppe:

Folgende morphometrischen Parameter wurden von der AG angefordert:

Die Parameter wurden von uns im Juni 1993 geliefert.

Arbeitsgruppe Streit (Münster)

Die Kooperation mit der AG beruht zur Zeit auf der Lieferung der von uns entwickelten und getesteten GRASS-Module, die in die T4HIM -Umgebung eingebunden werden. Die im ersten Antragszeitraum begonne Zusammenarbeit wurde durch die Lieferung weiterer Module fortgeführt.

Im Berichtszeitraum wurden geliefert (siehe auch Kapitel 5):

Arbeitsgruppe Maniak (Braunschweig)

Bei einem Besuch der Arbeitsgruppe wurden Methoden der beiden Arbeitsgruppen in Bezug auf die Regionalisierung diskutiert. Außerdem wurde vereinbart, anhand des Höhenmodells des Ohebachs die unterschiedlichen Methoden quantitativ zu analysieren, indem morphometrische Parameter und Fließzeitdiagramme verglichen werden. Dieses Vorhaben befindet sich in Vorbereitung.

Arbeitsgruppe Plate (Karlsruhe)

Zwei Mitarbeiter unserer Arbeitsgruppe nahmen an einer geführten Geländebegehung des Einzugsgebiets des Weihersbach teil. Außerdem wurden von unserer Arbeitsgruppe eine größere Anzahl von Geländeparametern aus dem Digitalen Geländemodell des Weihersbach berechnet, und der Arbeitsgruppe Plate geliefert. Es wurde vereinbart, morphometrische Parameter an das von der Arbeitsgruppe Plate verwendete hydrologische Modell anzupassen und zum Zweck der Verifizierung unser Parameter nach Karlsruhe zu liefern. Dies soll Ende dieses Jahres erfolgen.

Kolloquien

Anläßlich des Workshops am 9. und 10.6.1994 in Münster wurde von uns eine Broschüre zu "Methoden und Verfahren der geomorphometrischen Reliefanalyse unter GRASS" vorgelegt und verteilt. Inhalt waren neben der Beschreibung einiger der von uns entwickelten GRASS-Werkzeuge mehrere Beispiele der Berechnung geomorphometrischer Parameter (die Beispiele orientierten sich am Anforderungskatalog der AG Schwarze und der Zusammenarbeit mit der AG Peschke (siehe Anhang 2). Weiterhin haben wir unsere theoretische Konzeption vorgestellt und einige morphometrische Regionalisierungsverfahren unter GRASS vorgeführt.

Softwarepool

Eine getestete Sammlung der von uns entwickelten Module des geomorphometrischen Parametermodells sind in einem Softwarepool unserer Rechner gespeichert und über Internet den Arbeitsgruppen des SPP verfügbar.

Adresse : geo1.geog.uni-heidelberg.de
login: transfer
password: hydro94

Diese Adresse wird ebenfalls zum Datenaustausch mit anderen Arbeitsgruppen genutzt.

Die im Bearbeitungszeitraum intensivierte Zusammenarbeit mit den genannten Arbeitsgruppen hat uns gezeigt, daß das von uns entwickelte Parametermodell im SPP noch nicht genügend bekannt war. Da wir uns, wie von den Gutachtern vorgeschlagen, von der N-A-Modellierung zurückgezogen haben, kann die Parameterverifizierung nur in enger Kooperation mit den Modellgruppen erfolgen. Diese Kooperation wird im nächsten Bearbeitungszeitraum weiterverfolgt werden. Besonders hervorzuheben sind die Anforderungskataloge, die uns ein klareres Bild von den Erwartungen der hydrologisch modellierenden Gruppen in Bezug auf morphometrische Parameter geben.


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