Zastosowanie numerycznego modelu terenu do wyznaczania stref zagrożenia powodziowego

Transkrypt

1 Stanisław Kostecki Politechnika Wrocławska Bernard Twaróg Politechnika Krakowska Zastosowanie numerycznego modelu terenu do wyznaczania stref zagrożenia powodziowego W pracy przedstawiono sposób wyznaczania stref zagrożenia powodziowego przy zastosowaniu numerycznego modelu terenu. Określono źródła danych do budowy tego modelu z podaniem ich parametrów dokładnościowych. Przedstawiono technologię tworzenia modelu terenu z uwzględnieniem przekrojów dolinowych rzeki oraz zasady numerycznego wyznaczania zasięgów zalewu. Omówiono korzyści jakie wynikają z zastosowania narzędzi GIS do wyznaczania stref zagrożenia powodziowego. 1. Wprowadzenie Znajomość zasięgu zalewów powodziowych dla przepływu o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia była zawsze istotnym elementem strategii ochrony przed powodzią. Dodatkowo pojawienie się nowego Prawa Wodnego (Dz. U. Nr 115 z dnia 18 lipca 2001) nałożyło na dyrektorów RZGW obowiązek sporządzania dla obszarów nieobwałowanych studium określającego min. obszary bezpośredniego zagrożenia powodzią (art. 82 ust. 2 ustawy). Obszary potencjalnego zagrożenia, obejmujące tereny narażone na zalanie w przypadku przelania, uszkodzenia lub zniszczenia obwałowań albo budowli piętrzącej, może określić, w drodze rozporządzenia Minister Środowiska (art. 82 ust. 3 ustawy). Strefy zagrożenia powodziowego stanowią cenną informację, którą zgodnie z wyżej wymienioną ustawą ( art. 84) uwzględnia się przy sporządzaniu planu zagospodarowania przestrzennego województwa, studium uwarunkowań i kierunków zagospodarowania przestrzennego gminy, miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego oraz przy wydawaniu decyzji o warunkach zabudowy i zagospodarowaniu terenu. Oznacza to, że w najbliższym czasie nastąpi wzrost zapotrzebowania na opracowywanie studium zagrożenia powodzią i co za tym idzie, poszukiwanie metod szybkiego oraz w miarę dokładnego wyznaczania wspomnianych stref. Dokładność wyznaczenia strefy przestrzennego zasięgu powodzi zależy od kilku czynników, a w szczególności od dokładności wyznaczenia poziomów zwierciadła wód prawdopodobnych, od dostępności do odpowiedniej jakości materiałów kartograficznych i geodezyjnych, oraz metody wyznaczania stref. Najprostszą metodą jest metoda manualna, polegająca na naniesieniu na mapę przekrojów poprzecznych i określenia punktów przecięcia zwierciadła wody z terenem a następnie połączenia tych punktów liniami krzywymi z uwzględnieniem topografii. Wadą tej metody jest jej czasochłonność szczególnie w przypadku kilku wariantów położeń zwierciadła wody. Dużo lepszym rozwiązaniem w tym względzie jest wykorzystanie numerycznego modelu terenu do określania przestrzennego zasięgu stref powodziowych i lokalnych podtopień. Dodatkową zaletą jest wówczas możliwość automatycznego generowania modelu głębokości zalewu i na tej podstawie dokonanie oceny stopnia zagrożenia, przeprowadzenia symulacji różnych wariantów rozwiązania np. ochrony przeciwpowodziowej, i połączenie procesu optymalizacji z wizualizacją zjawiska przedstawioną za pomocą systemu GIS.

2 Ponadto posługiwanie się numerycznym modelem terenu umożliwia automatyczną generację przekrojów wzdłuż zadanych linii, obliczanie wielkości retencji w danym obszarze, co ma istotne znaczenie przy określaniu skutków przejścia fali powodziowej oraz przy wstępnym projektowaniu polderów i zbiorników retencyjnych. Przy opracowywaniu niniejszego referatu zostały wykorzystane doświadczenia wynikające z opracowania stref zagrożenia powodziowego w ramach projektu Likwidacji Skutków Powodzi z lipca 1997r, współfinansowanego ze środków kredytu Banku Światowego, Komponent B.4: Prewencja i ograniczanie zagrożenia powodziowego, zadanie B.4.3.4: Wspieranie opracowania i wdrażania lokalnych planów ograniczania skutków powodzi i profilaktyki powodziowej, a w szczególności doświadczenia dotyczące sposobu wyznaczania stref zalewu na podstawie NMT dla fazy I i II, obejmujących łącznie trzy powiaty oraz dziewięć gmin w tym cztery miejskie. 2. Materiały źródłowe dla budowy NMT Numeryczny model terenu jest matematycznym odzwierciedleniem rzeczywistego ukształtowania powierzchni terenu zapisanym w postaci zbioru współrzędnych x, y, z punktów leżących na powierzchni tego terenu i relacji topologicznych występujących pomiędzy nimi. Dokładność odwzorowania powierzchni w NMT zależy bezpośrednio od dokładności danych służących do jego budowy. Aby sprostać temu kryterium, przed przystąpieniem do tworzenia modelu należy wybrać rodzaj materiału źródłowego, kierując się jego dostępnością i kosztami jego pozyskania. Najdokładniejszy model terenu można uzyskać wykonując pomiary bezpośrednie, jest to jednocześnie najkosztowniejsza metoda i z tego względu stosowana w przypadku niewielkich obszarów, np. przy tworzeniu NMT dla celów projektowych. Dla większości zagadnień o charakterze regionalnym, takich jak duże powodzie, jako dane źródłowe do budowy NMT wykorzystuje się zdjęcia lotnicze np. wykonane w ramach programu PHARE. Dla modeli terenu przy wymaganej niższej dokładności można wykorzystywać obrazy satelitarne. W krajach zachodnich coraz częściej wykorzystywany jest skaning laserowy, jest to jednak technologia dość droga i dlatego jeszcze w Polsce nie stosowana. Inną nową metodą jest próba wykorzystania do tworzenia NMT radaru, jednak ze względu na niską dokładność metoda ta nie kwalifikuje się do wyznaczania stref zagrożenia powodziowego. Oprócz wyżej wymienionych technik, modele terenu powszechnie wykonuje się na podstawie map topograficznych, najczęściej w skali 1: Zdjęcia lotnicze i satelitarne Zdjęcia lotnicze to obraz powierzchni ziemi zarejestrowany w technice analogowej lub cyfrowej, w rzucie środkowym, obarczony dodatkowymi zniekształceniami wynikającymi z pochyleniem zdjęć względem układu zewnętrznego oraz wpływem ukształtowania powierzchni terenu. Zdjęcia lotnicze stanowią wierny obraz terenu i jeśli moment ich wykorzystania nie odbiega w czasie od momentu ich wykonania to można je uznać za materiał aktualny. W ostatnich latach w ramach programu PHARE nastąpiło pokrycie większości kraju zdjęciami barwnymi małoskalowymi w skali 1:26000, a dla wybranych dużych miast wielkoskalowymi 1:5000. Skala zdjęć została tak dobrana, aby można było na ich podstawie opracować mapy topograficzne 1:10000 i mapy miast 1:1000. Poprzez połączenie szeregu odbitek zdjęć lotniczych wykonuje się fotoszkice obejmujące znaczny obszar i dostarczające przejrzystej informacji o powierzchni ziemi i

3 zjawiskach na niej zachodzących; np. podczas powodzi w lipcu 1997 r. zostało wykonanych wiele zdjęć stanowiących cenny materiał do analiz przestrzennych. Przykład takiego zdjęcia przedstawiono na rysunku 1. Rys. 1. Zdjęcie lotnicze miejscowości Siechnice koło Wrocławia w czasie powodzi 1997 r. Przetworzenie zdjęcia, które polega na wykonaniu korekcji jego nachyleń w stosunku do płaszczyzny XOY układu zewnętrznego (geodezyjnego) prowadzi do uzyskania fotomapy. Jeśli teren jest płaski taka korekcja jest na ogół wystarczająca do stworzenia dobrego materiału poglądowego. Pełną kartometryczność, czyli nadanie wszystkim elementom zdjęcia właściwych współrzędnych geograficznych uzyskuje się przez wykonanie dodatkowo korekcji wpływu rzeźby terenu. Otrzymuje się wówczas ortofotogram tj. taką postać zdjęcia, które wykonane byłoby w rzucie ortogonalnym a nie środkowym przy jednoczesnej korekcji zarówno wpływu nachylenia zdjęcia jak i uwzględnieniu ukształtowania powierzchni terenu. Idea tej korekcji została przedstawiona na rysunku 2. Przez wpasowanie ortofotogramu w ramkę sekcyjną otrzymuje się ortofotomapę, która jest bardzo często w tej postaci wykorzystywana w systemach informacji przestrzennej GIS do wizualizacji terenu i jako podkład dla różnego rodzaju analiz. W procesie przetwarzania zdjęć lotniczych lub zobrazowań satelitarnych wykorzystuje się autografy analityczne lub obecnie coraz powszechniej, fotogrametryczne stacje cyfrowe np. Image Station firmy Intergraph Inc. Podczas procesu stereodigitalizacji zdjęć dla potrzeb mapy numerycznej pozyskuje się równocześnie dane dla numerycznego modelu terenu. Odwzorowanie wysokości terenu na autografie analitycznym lub cyfrowym obejmuje punkty masowe w miarę regularnie pokrywające obszar, oraz punkty reprezentujące formy terenowe (linie szkieletowe, linie nieciągłości).

4 Rys. 2. Zasada rzutu ortogonalnego przy transformacji zdjęcia do ortofotogramu. Dokładność utworzonego NMT na podstawie zdjęć lotniczych w skali 1:26000 (dostępnych w CODGiK pochodzących z programu PHARE) waha się w granicach 0,7 1,8 m. Barwne zdjęcia programu PHARE uniemożliwiają osiągnięcie wyższej dokładności, gdyż wykonane były przy braku sygnalizowanych fotopunktów. Wadą metody fotogrametrycznej jest trudność określenie wysokości terenu w obszarach zalesionych, szczególnie w rejonach górskich. Można wówczas wykorzystywać istniejące mapy topograficzne w skali 1:10000 jako materiał porównawczy. Jak już wcześniej wspomniano do budowy NMT na szczeblu regionalnym można rozważyć również wykorzystanie obrazów satelitarnych. Do tego celu wykorzystywane są dzisiaj zdjęcia pochodzące ze skanerów elektrooptycznych obrazujących powierzchnię Ziemi w trybie stereo. O ich przydatności decydują dwa podstawowe czynniki jakość geometryczna wynikająca z rozdzielczości i możliwości interpretacyjne wynikające z treści zdjęcia. Treść zdjęcia zależy od pasma promieniowania, w którym było ono wykonane i musi być odpowiednia do skali mapy topograficznej, która ma być na tej podstawie tworzona lub aktualizowana. Dla przykładu podane są średnie dokładności odwzorowania wysokości m z dla poszczególnych systemów satelitarnych: dla obrazów MOMS-02 (piksel 13.5m) m z = 5 14 m, dla obrazów SPOT-P (piksel 10m) m z = 4 11 m, dla obrazów IKONOS-2 (piksel 1m) m z = 3 m. Przydatność zobrazowań satelitarnych w zagadnieniach ochrony przeciwpowodziowej może mieć istotne znaczenie poznawcze, jednakże obecnie bardziej jako materiał historyczny wyznaczający rzeczywisty zasięg powodzi, niż jako dane źródłowe do budowy NMT. Należy jednak oczekiwać w przyszłości dużo wyższych rozdzielczości (dokładności) tych zdjęć i niższych cen, a w konsekwencji wzrostu zainteresowania ze strony różnych użytkowników, także w kontekście budowy stref zagrożenia powodziowego i aktualizacji map topograficznych Skaning laserowy Skaning laserowy polega na pomiarze wysokości powierzchni terenu za pomocą dalmierza laserowego umieszczonego w samolocie lub helikopterze i jest obecnie najszybszą

5 metodą tworzenia cyfrowego modelu wysokości terenu na dużych obszarach. Zasada działania dalmierza polega na skanowaniu ruchem wahadłowym powierzchni gruntu w kierunku prostopadłym do trajektorii lotu poprzez rejestrację różnicy czasu pomiędzy wysłanym impulsem laserowym a jego odbitym echem. Pozycja samolotu ( helikoptera) jest określana na podstawie odczytów odbiornika DGPS oraz systemów nawigacyjnych samolotu, sprzężonych za pomocą sygnałów radiowym ze stacją referencyjną GPS ustawioną w terenie, której współrzędne są dokładnie określone. Położenie samolotu jest wyznaczane przez komputer znajdujący się na jego pokładzie i rejestrowane na bieżąco na taśmie magnetycznej lub innym nośniku (rys. 3). GPS Trajektoria lotu Odległość punktów na linii skanowania Stacja referencyjna Średnia odległość linii skanowania Rys. 3. Zasada pomiaru wysokości terenu lotniczym skanerem laserowym Dodatkowo, samolot wyposażony jest w kamerę video do porównania wyników skanowania z terenem i wykonania ewentualnej korekcji modelu tj. usunięcia błędów rejestracji wywołanych odbiciem od obiektów nie stanowiących powierzchni terenu. Po wykonaniu pomiarów obliczane są współrzędne geograficzne każdego punktu. Punkty podlegają automatycznemu sortowaniu pod kątem przynależności do terenu, budowli, pokrycia szatą roślinną etc. i dzięki temu jest możliwe odfiltrowanie punktów należących do niepożądanych obiektów i wykonanie modelu czystego terenu. W przypadku terenów gęsto zalesionych zaleca się wykonywanie pomiarów w okresie jesiennym lub wiosennym, aby można było dokonać właściwej interpretacji wysokości terenu. Dokładność skanowania wyrażona ilością punktów pomiarowych na 1 m 2 i dokładnością rzędnej w kierunku pionowym zależy od wysokości i średniej prędkość lotu, amplitudy i prędkości oscylacji lasera i wynosi m z = m przy gęstości próbkowania wynoszącej od 15 punktów na 1 m 2 do 1 punktu na 16 m 2. Prędkość wykonywania pomiaru wynosi zwykle od km 2 /h. W tabeli 1 przedstawiono porównanie podstawowych parametrów pomiaru i uzyskanych dokładności dla wykonania trójwymiarowego modelu miasta Borlänge za pomocą skanera umieszczonego na śmigłowcu oraz podobnych danych dla pomiarów aktualizacyjnych map topograficznych w skali 1:5000 dla Dolnej Saksonii wykonywanych z samolotu.

6 Tabela 1 Porównanie parametrów pomiaru skanerem laserowym terenu dla miasta Borlänge (A) (wg Axelsson 1998) i dla Dolnej Saksonii (B) (wg Kost 1997) Opis parametru A B Wysokość lotu nad terenem Prędkość lotu względem terenu Amplituda skanowania Częstotliwość skanowania Szerokość skanowania Liczba punktów na linii skanowania Odległość pomiędzy punktami na linii Odległość linii skanowania wzdłuż trajektorii Dokładność określenia wysokości średnio 500 m m/s ±20 o 7 Hz 170 m m 2.0 m <0.1 m 900 m 70 m/s ±20 o 7 Hz 650 m m 5.0 m <0.3 m Metoda skaningu laserowego jest stosowana szczególnie tam gdzie wymagana jest duża szybkość i dokładność pomiarów lub gdzie niemożliwe jest zastosowanie metody konwencjonalnej. Poniżej zestawiono przykładowe dziedziny zastosowania skaningu laserowego: pomiary wysokości terenów trudnodostępnych np. bagien dla zastosowań kartograficznych, określanie wysokości terenu w obszarach zalesionych, pomiary zasięgu pływów w obszarach przybrzeżnych, monitorowanie erozji w strefach przybrzeżnych, pomiary zasięgu powodzi, badanie i monitorowanie lodowców, identyfikacja zagrożeń lawinami, kontrola eksploatacji złóż w kopalniach odkrywkowych, dokładne lokalizowanie tras drogowych, kolejowych, rurociągów i kabli, tworzenie przestrzennych modeli miast dla analizy rozprzestrzeniania się fal radiowych Metoda kartograficzna Metoda kartograficzna tworzenia NMT jest stosunkowo prosta i stosowana w przypadku braku możliwości zastosowania innych metod. Jest też stosunkowo dokłada, szczególnie jeśli do tego celu wykorzystywane są nowe opracowania kartograficzne, np. mapy w skali 1:10000 w układzie 1992/19'. Proces tworzenia NMT na podstawie mapy wymaga jej skanowania, a następnie kalibracji powstałego obrazu rastrowego, aby zminimalizować odkształcenia nośnika (podkładu mapowego). Następnym etapem prac jest wektoryzacja treści mapy pod kątem jej późniejszego wykorzystania. Jeśli do prezentacji stref wykorzystywany będzie wyłącznie podkład rastrowy wystarczy wektoryzacja elementów topograficznych mapy. W przypadku gdy zakłada się budowę systemu GIS z możliwością wykonywania różnych analiz przestrzennych celowe jest wektoryzowanie całej treści mapy topograficznej. Poniżej przedstawione zostały grupy obiektów mapy topograficznej w skali 1:10000, z podziałem na elementy wektoryzowane: a) w dwóch wymiarach na potrzeby mapy numerycznej: punkty osnowy geodezyjnej, granice i nazwy administracyjne, roślinność, uprawy i grunty,

7 budynki i budowle, drogi i obiekty z nimi związane, koleje i obiekty z nimi związane, wody powierzchniowe i obiekty gospodarki wodnej, obiekty gospodarcze. b) w trzech wymiarach na potrzeby NMT: warstwice, skarpy rzeki, wałów, nasypów kolejowych i drogowych oraz innych form terenowych, mury oporowe mosty, jazy i inne obiekty pochodzenia antropogenicznego mogące ograniczać zasięg zalewu, Jako dokładność odwzorowania wysokościowego punktów na mapie topograficznej powszechnie przyjmuje się 1/3 wartości zastosowanego cięcia warstwicowego (dla map w skali 1:10000 warstwice są z reguły co 1,25 m) dla nachylenia terenu mniejszego niż 2% i 2/3 przy nachyleniu przekraczającym 2%. 3. Technologia wykonania NMT NMT może być wykonany w postaci nieregularnej siatki trójkątnej (TIN) lub regularnej siatki prostokątnej (GRID), a następnie prezentowany w postaci szkieletowej, cieniowanej lub modelu warstwicowego (rys. 4). Najbardziej dokładny i odpowiadający metodzie pozyskiwania danych do jego budowy jest model TIN (Triangular Irregular Network). Rys. 4. Model terenu w postaci TIN, GRID i cieniowanej

8 Model terenu może być zbudowany na podstawie wyłącznie punktów wysokościowych i wówczas określa się go mianem modelu cyfrowego. W przypadku gdy do modelu dodatkowo wprowadzone zostaną linie nieciągłości (np. krawędzie skarp, uskoków, wód oraz elementy pochodzenia antropogenicznego np. mury oporowe, wały) oraz linie szkieletowe (np. linie grzbietowe i dolinowe, linie wyznaczające granice wód), otrzymuje się model zwany numerycznym (Adamczewski 1998). który jednoznacznie oddaje kształt powierzchni terenu. Rolą linii nieciągłości oraz szkieletowych w NMT jest zapobieganie m.in. powstawaniu zniekształceń wynikających z procedury triangulacji, tj. budowania przez system siatki trójkątów. Interpretacja linii nieciągłości jest prosta, bowiem występują one fizycznie w terenie i powinny jednoznacznie występować w modelu, natomiast linie szkieletowe są konstruowane przez operatora i podkreślają występowanie niektórych form terenu. Brak linii grzbietowych i dolinowych może być przyczyną występowania kaskadowego kształtu zboczy górskich. Problem ten został przedstawiony na rys. 5. Rys. 5. Układ warstwic wąskiej doliny wygenerowanych na podstawie NMT: a) bez użycia linii szkieletowych, b) z liniami szkieletowymi Żadna z wyżej wymienionych metod budowy NMT nie daje możliwości wykonania części podwodnej koryta rzeki, którą należy uzupełnić przez wprowadzenie do modelu przekrojów poprzecznych. Przekroje muszą być wyznaczone za pomocą pomiarów geodezyjnych. Sposób wykonania pomiarów powinien zapewniać dokładność współrzędnej pionowej profilu 5 cm w obszarze międzywala i 10 cm na zawalu. Ponadto prawidłowo wykonane pomiary powinny zawierać informację o pokryciu terenu i położeniu zwierciadła wody. Przekroje dolinowe wprowadza się do modelu jako pierwsze, przed wykonaniem wektoryzacji mapy lub ortofotomapy dla obszaru doliny rzeki, bowiem ich dokładność jest zwykle o rząd wyższa niż dokładność innych danych źródłowych. Najlepszą metodą ich wprowadzenia jest wygenerowanie w systemie służącym do budowania modelu przekrojów jako linii łamanych, wynikających ze współrzędnych przestrzennych pikiet oraz połączenie poszczególnych przekrojów liniami krzywymi (łamanymi) wyznaczającymi położenie skarp głównie koryta i zboczy doliny rzeki. Linie te należy traktować w modelu jako linie nieciągłości. Występujące na przekrojach dolinowych wały przeciwpowodziowe, nasypy komunikacyjne i inne istotne z punktu widzenia rozprzestrzeniania się fali powodziowej obiekty należy również uwzględnić w NMT. Ponadto przekroje są podstawą obliczeń hydraulicznych umożliwiających wyznaczenie poziomów wody o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia.

9 4. Wyznaczanie granic stref zagrożenia powodziowego Numeryczne wyznaczanie stref zagrożenia powodziowego polega na połączeniu wyników symulacji stanów z numerycznym modelem terenu. W tym celu należy zbudować numeryczny modelu powierzchni wody (NMPW) oparty na profilach zwierciadła wody w przekrojach geodezyjnych i interpolowanych (jeśli program hydrauliczny generuje dodatkowe przekroje obliczeniowe). Profile te należy wprowadzić do NMPW jako zbiór linii nieciągłości o współrzędnych x, y, wynikających z lokalizacji i kształtu przekroju oraz poziomu zwierciadła wody z. Otrzymany zbiór izolinii poddawany jest następnie triangulacji, aby utworzyć numeryczny model powierzchni wody złożony z elementów trójkątnych (model TIN). Postać takiego modelu została przedstawiona na rysunku 6. a) b) Rys. 6. Numeryczny model powierzchni wody utworzony na podstawie obliczeń hydraulicznych: a) linie zwierciadła wody w profilach poprzecznych, b) model powierzchni zwierciadła wody w postaci siatki trójkątów W przypadku obliczeń hydraulicznych lub hydrodynamicznych modelem dwuwymiarowym, obliczone zwierciadło wody jest opisane za pomocą punktów o współrzędnych x, y, z, pokrywających cały obszar przepływu, które mogą być wczytane do programu komputerowego. Numeryczny model powierzchni wody w postaci TIN może być rozpięty bezpośrednio na tych punktach. Iloczyn logiczny obydwu modeli - NMT i NMPW - daje w efekcie linię przecięcia powierzchni terenu z powierzchnią zwierciadła wody, która jest poszukiwaną granicą strefy zalewu. W programach GIS linia przecięcia dwóch modeli powierzchni na ogół może być znajdowana i zapisywana automatycznie i ma ona postać łamanej, której węzły posiadają trzy współrzędne i w tej postaci może być przechowywana w NMT. Jednak dla potrzeb wykonania analiz topologicznych związanych z mapami topograficznymi niezbędne będzie wykonanie ortogonalnych rzutów granic stref na płaszczyznę i zapisanie ich w poszczególnych warstwach mapy (rys. 7). Analizując strefy zalewu należy zwrócić uwagę na obszary, które wskazane zostaną jako tereny zalane, a które stanowią naturalne lokalne obniżenia powierzchni gruntu

10 oddzielone od rzeki przez naturalne ukształtowanie terenu lub przez konstrukcje inżynierskie. Korzystając z systemu GIS można takie obszary zaznaczać automatycznie. Rys. 7. Wizualizacja strefy zalewowej w numerycznym modelu terenu i na mapie wektorowej na przykładzie fragmentu rzek Nysy Kłodzkiej i Ścinawki (Gmina Kłodzko) Osobnego potraktowania wymagają obszary zagrożone awarią budowli inżynierskiej. W przypadku przerwania wałów z uwagi na zupełnie inny kształt zwierciadła wody na obszarze zawala nie można generować strefy automatycznie w wyżej opisany sposób. Tego typu zadania wymagają albo zastosowania modelu dwuwymiarowego, albo w szczególnych przypadkach, wykonania odrębnych obliczeń modelem jednowymiarowym przy odpowiednio sformułowanych warunkach brzegowych i początkowych. Większość programów do tworzenia NMT umożliwia także wykonywanie odejmowania dwóch powierzchni i w wyniku tej operacji można otrzymać model objętościowy zalewu, który można analizować pod względem głębokości. Analizę tę można zapisać w postaci izolinii głębokości izobat o dowolnym cięciu lub też można poszczególnym przedziałom głębokości nadać inną barwę otrzymując tym samym mapę hipsometryczną lub batymetryczną (rys. 7). Mapa hipsometryczna Mapa batymetryczna Rys. 8. Przykład mapy hipsometrycznej i batymetrycznej na przykładzie fragmentu rzek Nysy Kłodzkiej i Ścinawki (Gmina Kłodzko)

11 Wyznaczenie głębokości zalewu jest bardzo przydatne do wszelkiego rodzaju analiz ryzyka i szkód powodziowych, przy zastosowaniu systemu GIS. Rys. 9. Przykład analizy GIS na mapie ewidencyjnej kolorami oznaczone średnie głębokości zalania poszczególnych działek (dla przejrzystości rysunku wyłączona warstwa zawierająca numery działek, budynki, etc.) 5. Podsumowanie Mapy z naniesionymi strefami zagrożenia powodziowego stanowią istotny element strategii ochrony przeciwpowodziowej jako baza do opracowania studium zagrożenia, a następnie w celu przygotowania i wdrożenia lokalnych planów ochrony przeciwpowodziowej, które powinny zawierać między innymi: Szczegółową, ilościową ocenę rodzaju i wielkości zagrożenia powodziowego, wykonaną na podstawie analizy realnych i potencjalnych szkód powodziowych. Prace studialne dotyczące zastosowania niezbędnych środków technicznych i nietechnicznych zmniejszających zagrożenie. Prace te, oparte na ekonomicznym uzasadnieniu przedsięwzięć, umożliwią określenie koniecznych środków ochronnych w poszczególnych obszarach dorzecza. Podział prac na etapy i ustalenie hierarchii przedsięwzięć wraz z oszacowaniem spodziewanych efektów. Dużym ułatwieniem w przygotowaniu takiego studium lub planu, ale również jako narzędzie wspomagające podejmowanie decyzji gospodarczych, może być system GIS służący integracji i analizie informacji pochodzących z różnych źródeł i ujmujących różne tematycznie zagadnienia, niekoniecznie związane tylko z ochroną przeciwpowodziową i gospodarką wodną.

12 Biblografia Adamczewski, Z. Wprowadzenie do numerycznego modelowania terenu, VIII Konferencja Naukowo-Techniczna, Systemy Informacji Przestrzennej, Polskie Towarzystwo Informacji Przestrzennej, tom 1., Warszawa, maja 1998 Nachlik E., Kostecki S., Gądek W., Stochmal R. Strefy Zagrożenia Powodziowego Biuro Koordynacji Banku Światowego we Wrocławiu, Wrocław 2000 Zasady Mapy Topograficznej W Skali 1:10000, Wzory Znaków, Instrukcja Techniczna, Główny Geodeta Kraju, Główny Urząd Geodezji I Kartografii, Warszawa 1999