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Qualitätsgesicherte Sohlhöhen– und Trendberechnung mit flächenhaften Peildaten Seite 1 Herr Dipl.-Ing. VOR Wirth Abteilung M, Referat Geodäsie, Aufgabenbereich.

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2 Qualitätsgesicherte Sohlhöhen– und Trendberechnung mit flächenhaften Peildaten Seite 1 Herr Dipl.-Ing. VOR Wirth Abteilung M, Referat Geodäsie, Aufgabenbereich Gewässer- und Objektvermessung Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz Workshop Qualitätssicherung in der Gewässerkunde Koblenz, den 19./ Herzlich Willkommen

3 Qualitätsgesicherte Sohlhöhen– und Trendberechnung mit flächenhaften Peildaten Seite 2 1. Zielsetzungen 2. Vermessungsgeräte und -verfahren 3. Beispiele 5. Zusammenfassung Qualitätsgesicherte Sohlhöhen– und Trendberechnung mit flächenhaften Peildaten

4 Seite 3 Zielsetzungen aus geodätischer Sicht Qualitätsgesicherte Gewässervermessung mit QM-System Optimieren des Systemverständnis durch informativere Ergebnisse der Gewässervermessung

5 Qualitätsgesicherte Sohlhöhen– und Trendberechnung mit flächenhaften Peildaten Seite 4 der Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) stellt sicher, dass: Dauerhaft die gleiche Qualität erreicht wird Ergebnisse den Kundenanforderungen entsprechen Was bedeutet aQua? liefert standardisierte Produkte mit Qualitätsangaben Ab 2005 im Küstenbereich !

6 Qualitätsgesicherte Sohlhöhen– und Trendberechnung mit flächenhaften Peildaten Seite 5 Vermessungsgeräte und -verfahren Gerätetechnik mit höchster Genauigkeit und Informationsdichte nutzen Hochpräzise 3D Ortung und Fächerlote synoptische flächenhafte Vermessung Epochenvergleiche mit qualitätsgesicherten DGM 1.Profilvergleiche 2.Differenzenpläne und mittlere Änderungsgeschwindigkeit 3.animierte Darstellungen 4.Längsprofile mit mittleren Sohlhöhen 5.Groß- und kleinräumige Massenbilanzen

7 Qualitätsgesicherte Sohlhöhen– und Trendberechnung mit flächenhaften Peildaten Seite 6 Beispiele für Prozesswege zur qualitätsgesicherten Erstellung von 1.Differenzenpläne inclusive mittlerer Änderungsgeschwindigkeit 2.animierte Darstellungen 3.Längsprofile mit mittleren Tiefen und Trendangaben 4.Großräumige Massenbilanzen Grundlage aller Produkte: qualitätsgesichertes DGM mit belegbarer Qualität

8 Qualitätsgesicherte Sohlhöhen– und Trendberechnung mit flächenhaften Peildaten Seite 7 Mittlere Sohlhöhen aus DGM Rheingau, Geschiebefang Weisenau, 1m DGM 2004 # Datum, Abtrag[m3], Abtrag-Fläche[m2], Auftrag[m3], Auftrag-Fläche[m2], Gesamt[m3], Fläche[m2], mittlere Höhe/Tiefe unter Bezug, Unsicherheit[ m], Bezeichnung der Fläche Km Km Km Km Km Km Km Km Km Km ……………………………………………………………………………………………………………… Km Km Km Km Km Km # Automatisierte Berechnung von : 1.Begrenzungspolygone, 2.Massen (Prismenmethode), 3.Flächen, 4.Mittlere Sohlhöhen (Unsicherheit), 5.Stationierung der Polygone, 6.Ausgabe in Datei, 7.Darstellung in der Karte Automatisierte Berechnung von : 1.Begrenzungspolygone, 2.Massen (Prismenmethode), 3.Flächen, 4.Mittlere Sohlhöhen (Unsicherheit), 5.Stationierung der Polygone, 6.Ausgabe in Datei, 7.Darstellung in der Karte

9 Qualitätsgesicherte Sohlhöhen– und Trendberechnung mit flächenhaften Peildaten Seite 8 Unsicherheit mittlerer Sohlhöhen Verlässliche Interpretation durch Qualitätsangaben Rhein KM 509,0 – KM 510,0 Mittlere Tiefe aus Flächen: Fahrrinnenbreite * längs 25 m Unsicherheit der mittleren Höhe: 1.Entspricht unerkannten systematischen Fehler 2.Summe der zufälligen Abweichungen ist NULL

10 Qualitätsgesicherte Sohlhöhen– und Trendberechnung mit flächenhaften Peildaten Seite 9 lokale Trendberechnung Rhein KM 509,0 – KM 510,0 U max = Summe Unsicherheiten der DGMs / Zeitraum σ = Standardabweichung der Trendwerte Trend 1993 – 2004 = 14,3 mm / a U max = 5,0 mm / a σ = 0,4 mm / a

11 Qualitätsgesicherte Sohlhöhen– und Trendberechnung mit flächenhaften Peildaten Seite 10 Längsprofil mit Sohlhöhen + Trend Rhein KM 508,0 – KM 530,0 Mittlere Tiefe aus Flächen: Fahrrinnenbreite + beidseits 10 m * längs 20 m U max = ca. 5,0 mm / a

12 Qualitätsgesicherte Sohlhöhen– und Trendberechnung mit flächenhaften Peildaten Seite 11 Fazit zur Sohlhöhen- und Trendberechnung aus Volumenbilanzen nach der Prismenmethode Die Qualität von mittleren Sohlhöhen und Trendangaben ist Zuverlässig quantifizierbar und minimal, wenn Systematische Messfehler vermieden werden, Ein qualitätsgesichertes DGM aus Flächenpeilungen vorliegt, Die Prismenmethode zur Massenberechnung benutzt wird Lösung: Mindeststandards für die Gewässervermessung wie auch im Binnenbereich anwenden

13 Qualitätsgesicherte Sohlhöhen– und Trendberechnung mit flächenhaften Peildaten Seite 12 Qualitätsgesicherte großräumige Analysen 1. Gesamtgebiet unterteilen morphologische und auswertetechnische Kriterien Km 638,1 – 652,0 Km 652,0 – 671,0 Km 671,0 – 697,0 Km 697,0 – ca. 731,0 Vergleich der Jahre 1998 und 2002

14 Qualitätsgesicherte Sohlhöhen– und Trendberechnung mit flächenhaften Peildaten Seite 13 Elbe Km 638,1 – 652,0 2. DGM berechnen nach Auflösung festlegen (hier 10 m) Daten zusammenstellen (Synopse) Daten sichten und prüfen Teilmodelle berechnen (ggf. verdichten) Gesamtmodell zusammenfügen und prüfen Dokumentation, Unsicherheiten angeben Qualitätsgesicherte großräumige Analysen

15 Qualitätsgesicherte Sohlhöhen– und Trendberechnung mit flächenhaften Peildaten Seite 14 DGM 2002 Elbe mit Lühesand Qualitätsgesicherte großräumige Analysen Interpretationhilfe: 3D-Ansichten

16 Qualitätsgesicherte Sohlhöhen– und Trendberechnung mit flächenhaften Peildaten Seite Differenz-DGM berechnen: Unsicherheiten berechnen Qualitätsgesicherte großräumige Analysen

17 Qualitätsgesicherte Sohlhöhen– und Trendberechnung mit flächenhaften Peildaten Seite 16 Qualitätsgesicherte großräumige Analysen

18 Qualitätsgesicherte Sohlhöhen– und Trendberechnung mit flächenhaften Peildaten Seite 17 Qualitätsgesicherte großräumige Analysen

19 Qualitätsgesicherte Sohlhöhen– und Trendberechnung mit flächenhaften Peildaten Seite Bereiche für Massen- und Trendberechnung definieren bauliche Veränderungen berücksichtigen ( z.B. Deiche ) Qualitätsgesicherte großräumige Analysen

20 Qualitätsgesicherte Sohlhöhen– und Trendberechnung mit flächenhaften Peildaten Seite 19 5.Massen berechnen Getrennt nach Gebieten Plausibilitätskontrolle Bereich: KM 638,1 – 652,0Auftrag [m 3 ]Abtrag [m 3 ]Summe [m 3 ]Fläche Modell [m 2 ] Mittlere Höhenände rung[m] Fahrrinne , , , ,87-0,511 Nördlicher Landbereich , , , ,06-0,156 Südlicher Landbereich251165, ,737831, ,810,024 Hanskalbsand256721,338953, , ,57-0,065 Insel ,96458,9-7212,049022,05-0,147 Lühesand80419,721758, , ,52-0,049 Gesamt , , , ,29-0,195 nasser Bereich ohne Fahrrinne , ,41-0,181 Qualitätsgesicherte großräumige Massenbilanzen U max = ca. 20 cm

21 Qualitätsgesicherte Sohlhöhen– und Trendberechnung mit flächenhaften Peildaten Seite 20 Bereich Massenveränderunge n[m 3 ] Nasser Bereich ohne Fahrrinne Maximale Unsicherheit [m 3 ] [%] Ø Höhen- änderung[m] Nasser Bereich ohne Fahrrinne Mittlere Höhen- änderung[m] : Fahrrinne Km 638,1-652, , % -0,181-0,511 Km 652,0-671, , % 0,047 -0,240 Km 671,0-697, , % 0,0890,111 Km 697,0-ca. 731, , % 0,060-0,586 Gesamtbilanz , % Bilanzierung am Beispiel Elbe U max = ca. 20 cm Signifikante Aussagen nur mit verbesserter Ortung, flächenhafter Gewässervermessung, Gebietsunterteilung Unsicherheit der Bilanz lässt nur qualitative Aussagen zu

22 Qualitätsgesicherte Sohlhöhen– und Trendberechnung mit flächenhaften Peildaten Seite 21 Wo hat sich das Gewässer wie verändert? U Ø = ca. 15 cm Grauzone ± 15 cm

23 Qualitätsgesicherte Sohlhöhen– und Trendberechnung mit flächenhaften Peildaten Seite 22 Zusammenfassung Bessere Gewässervermessung durch : Verbessern der Messgenauigkeit und Informationsdichte Möglichkeiten der Auswertung ausschöpfen Qualitätssicherung durch definierte Produkte und Anforderungsmanagement Mess- und Auswertestrategien optimieren: Von lokaler linienhafter Vermessung zum Systemverständnis durch flächenhafte Synopse GIS- und Datenbank-Technologien zur Optimierung der Wissensverfügbarkeit Verfahren zur wissensbasierten Festlegung der Häufigkeit der Gewässervermessung Zuletzt Optimierung der Baggerstrategie

24 Qualitätsgesicherte Sohlhöhen– und Trendberechnung mit flächenhaften Peildaten Seite 23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Herr Dipl.Ing.VOR Wirth Abteilung M, Referat Geodäsie, Aufgabenbereich Gewässervermessung Bundesanstalt für Gewässerkunde Am Mainzer Tor Koblenz Tel.: 0261/ , Fax: 0261/


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