GRASS-HRU

Die gesamte Prozesskette zur HRU-Ableitung wurde in GRASS-GIS und service-orientiert umgesetzt. Es erfolgt eine strikte Trennung von Ausführungs- und Bedienungsumgebung durch Verwendung einer vorkonfigurierten, virtuellen Maschine, welche die Aufbereitung der Daten sowie die Berechnung der HRUs in GRASS-GIS übernimmt. Ein für QGIS entwickeltes Plug-In schafft eine intuitive, Wizard-gesteuerte und transparente Umgebung zur Abarbeitung der Prozesskette.

Inhaltsverzeichnis 1 Download und Installation von GRASS-HRU 2 Details zur HRU-Ableitung unter Verwendung des Wizards 2.1 Schritt 0: Setup 2.2 Schritt 1: Preparation 2.3 Schritt 2: Reclass 2.4 Schritt 3: Waterflow 2.5 Schritt 4: Outlet Watersheds 2.6 Schritt 5: Overlay 2.7 Schritt 6: Topology 2.8 Schritt 7: Statistics

Download und Installation von GRASS-HRU

NEU - Installer verwenden:

	Download-Link
Installer (Win XP/Vista/7)	ILMS_MIN-3.1.zip
Update (*.upd) [07.06.13]	grass-hru.upd
Update-Anleitung	GRASS-HRU_Update-Guideline.pdf

Dokumentation im Verzeichnis /docs oder hier: http://www.geoinf.uni-jena.de/~c3schs/grass-hru/ILMS_Installation_Guideline_2.4.pdf

Details zur HRU-Ableitung unter Verwendung des Wizards

Schritt 0: Setup

• Auswahl des digitalen Geländemodells (DGM) im GeoTiff-Format sowie eines Pegeldatensatzes im Shapefile-Format, jeweils über den Datei-Button neben dem Eingabefeld.
• Auswahl zusätzlicher Datenlayer (Landnutzung, Boden, Geologie) durch den Hinzufügen-Button rechts neben der Data Layer Tabelle.
• Aufziehen einer Bounding-Box (erster Links-Klick: Eckpunkt links oben, zweiter Links-Klick: Eckpunkt rechts unten, Rechtsklick: Bounding-Box löschen). Die entstandene Bounding-Box sollte das komplette, zu untersuchende Einzugsgebiet umschließen.

Schritt 1: Preparation

• Es besteht die Möglichkeit, lokale Senken im DGM zu entfernen. Falls das vorliegende DGM noch nicht gefüllt wurde, ist default filling aus der Methodenliste auszuwählen.
• Für die zu berechnende Hangneigung und Hangausrichtung sind keine weiteren Eingaben nötig.

Schritt 2: Reclass

• Über die verschiedenen Reiter (DEM, Slope und Aspect) erfolgt die Klassifikation der entsprechenden Karte.
• Die Standardbereiche bzw. -werte können jeweils übernommen oder angepasst werden. Im Falle einer Modifizierung ist darauf zu achten, dass die jeweiligen Minima und Maxima nicht unter- bzw. überschritten werden.
• Soll ein Datensatz nicht in HRU-Ausweisung einfließen, so kann dieser abgewählt werden (Checkbox not required).

Schritt 3: Waterflow

• Zur Ableitung des Gewässernetzes, der Fließakkumulation und -richtung sowie der Teileinzugsgebiete ist die Eingabe eines Schwellenwerts Minimum Size Of Basins erforderlich.
• Dieser Parameter bestimmt u.a. den Detailgrad des Gewässernetzes bzw. die Anzahl der Teileinzugsgebiete. Der Schwellenwert legt die Größe des kleinsten, abzuleitenden Teileinzugsgebiets fest und ist in Zellen (Pixelanzahl) anzugeben.
• Beispiel: Ein Wert von 1500 (und eine angenommene Auflösung von 25m) führt zur Ausweisung von Teileinzugsgebieten größer als (1500*25*25)/1000000 = 0.9375km² ~ 1km².

Schritt 4: Outlet Watersheds

• Folgende Teilschritte sind für die Berechnung einer Karte der an Pegeln abgeleiteten Teileinzugsgebiete notwendig:
  1. Pegel- und Gewässernetzkarte ganz nach oben in der Legende verschieben, so dass beide Datensätze sichtbar werden.
  2. Mit dem Zoom-Werkzeug überprüfen, ob die einzelnen Pegel exakt auf dem abgeleiteten Gewässernetz liegen. Falls nicht, mit Hilfe des Werkzeugs zum Verschieben von Vektorpunkten den Pegel-Layer so abändern, dass alle Pegel im Einzugsgebiet auf den Gewässerabschnitten liegen. Dafür wie folgt vorgehen:
     1. Pegel-Layer in der Legende markieren und Vektor-Bearbeitungsmodus von QuantumGIS aktivieren
     2. Tool zum Verschieben von Vektorpunkten starten und Pegel auf die entsprechenden Gewässerabschnitte verlegen
     3. Zum Abschluß den Bearbeitungsmodus durch erneutes Klicken auf verlassen und das Speichern der Änderungen bestätigen
  3. Haben alle Pegel im Einzugsgebiet die korrekte Position auf dem Gewässernetz, müssen die für die Berechnung relevanten Pegel schließlich markiert werden - hierfür das Markierungs-Werkzeug verwenden.
• In der Auswahlliste Name of corresponding attribute (ID) die Bezeichnung des Shapefile-Attributes wählen, welches eine eindeutige Kennziffer (ganzzahlig und > 0, z.B. Pegel-ID) für jeden Pegel repräsentiert.

Schritt 5: Overlay

• Bei der Verschneidung aller Datenlayer (bestimmte Layer können durch Abwählen auch unberücksichtigt bleiben) entstehen Kleinstflächen, welche als HRUs ungeeignet sind und deswegen eliminiert werden sollten.
• Zu diesem Zweck wird ein Schwellenwert definiert (Size of smallest area to remove), welcher die Minimumgröße einer HRU (in Zellen) festlegt.
• Beispiel: Ein Wert von 8 (und eine angenommene Auflösung von 25m) führt zur Ausweisung von HRUs, welche größer als (8*25*25) = 5000m² =0.5ha sind.

Schritt 6: Topology

• Für die Bestimmung der topologischen Verknüpfung von HRUs (und Gewässersegmenten) ist keine gesonderte Parametereingabe erforderlich.
• Das Modul berechnet
  • die N:1 Topologie (HRUs können in nur eine benachbarte HRU/einen Gewässerabschnitt entwässern)
  • die N:M Topologie (HRUs können in mehrere benachbarte HRUs/Gewässerabschnitte entwässern)
  • die Gewässertopologie (topologische Verknüpfung aller Gewässersegmente)
• Die Option Enable discrete reaches ist eine Erweiterung des Verfahrens zur Topologie-Ableitung und momentan in der Entwicklung noch nicht abgeschlossen.

Schritt 7: Statistics

• Die bis hierher im Rasterformat vorliegende HRU-Karte (GeoTiff) wird in diesem Schritt in ein Shapefile konvertiert, wobei ausgewählt werden kann, welche zusätzlichen Eigenschaften einer einzelnen HRU in die Attributtabelle übernommen bzw. berechnet werden sollen.