Anlage 13c_LB_Datenstandards.pdf

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BAH / PSW / mll-WIS GIS-Schnittstelle Hydraulik 1

1 Kurzbeschreibung der Dateien der Datenschnittstelle

Eine Optimierung der Datenflüsse zwischen Vermessung und Hydraulik bietet wie auch die Einbeziehung moderner GIS-Technologien Möglichkeiten für Effizienzsteige- rungen bei der Erarbeitung hydraulischer Analysen.

Vermessung

Hydraulik GIS

Eine wesentliche Voraussetzung für diese Optimierung der Datenflüsse sind Daten- schnittstellen mit klar definiertem Format, die einen Informationsaustausch ohne Ver- luste, aber auch weitgehend ohne Redundanzen gestatten, gleichzeitig aber so über- schaubar und einfach definiert sind, dass sie die notwendige Akzeptanz finden. Die im folgenden beschriebene Datenschnittstelle versucht diesem Anspruch gerecht zu werden. Der Datenaustausch zwischen Vermessung, GIS und Hydraulik erfolgt über eine Rei- he von ASCII-Dateien, die in Tabelle 1-1 aufgelistet sind und im weiteren detaillierter beschrieben werden.

Tabelle 1-1 : Übersicht über die für den Datenaustausch verwendeten Dateien

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Die definierten Datenformate können problemlos von jedem Programmhersteller über- nommen werden. Der Vorschlag orientiert sich an folgenden Merkblättern :

(cid:190)(cid:3)Hydraulische Berechnung von Fließgewässern, DVWK H 220, 1991 (cid:190)(cid:3)Leitfaden Gewässergeometrie, H 46, LfU Baden-Württemberg, Febr. 1999 (cid:190)(cid:3)Hydraulische Berechnung von naturnahen Fließgewässern, BWK M1, Sept.1999

Die Stationierung der Querprofile beginnt bei der Mündung und erfolgt gegen die Fließrichtung. Die Geländekoordinaten im Querprofil beginnen in Fließrichtung gese- hen am linken Rand. Die Lage des Bezugspunktes ist freigestellt, lediglich sollten alle Punkte links vom Bezugspunkt ein negatives Vorzeichen bekommen. Die Georeferen- zierung sollte durch Gauß-Krüger-Koordinaten erfolgen.

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Zentrale Datei .GAF Diese GAF-Datei enthält die Geometrien der vermessenen Querprofile und hydrau- lisch relevante Zusatzinformationen (Material, Bewuchs, Profilbegrenzungen) für je- weils einen Gewässerstrang. In einer GAF-Datei wird jeder vermessene Geländepunkt innerhalb eines Querprofiles analog den Vorgaben in Tabelle 1-2 durch eine Zeile beschrieben. Zur eindeutigen Beschreibung der Profilgeometrien sind die Punkte in geordneter Rei- henfolge (1. Sortierung nach Stationen, 2. nach Profillinienklasse, 3. von links nach rechts) gespeichert. Über die Kennung KZ erfolgt eine Zuordnung zu einer Profillinien- klasse (Geländeoberkante, Schlammoberkante, Bauwerksunterkante, Bauwerksober- kante) und zu einem Linientyp (Gerade, Kreissegment). Innerhalb einer Profillinienklasse müssen alle Punkte zwischen dem Profillinienanfang und dem –ende so abgelegt werden, dass sie einen fortlaufenden, die Profilgeometrie abbildenden Linienzug ergeben. Punkte, von denen 2 Linien abgehen (z.B. Geländeoberkante und Bauwerksunterkan- te) tauchen doppelt auf und haben die gleichen Raum-Koordinaten (x,x,z).

Folgende Regeln sind bei der Vergabe der Kennungen zu beachten.

1. Für eine Station darf nur eine Normalprofillinie angegeben sein, d.h. PA und PE nur einmal auftreten.
2. Die Uferpunkte dürfen nur jeweils einmal vergeben werden. Wenn also ein Normalprofil über eine Gewässerverzweigung geht, ist über LU und RU das Hauptgerinne zu kennzeichnen, während für die Verzweigung bzw. den Zufluss auf die Angabe von RU und LU verzichtet werden muss, d.h. Verzweigungen werden jeweils über eine gesonderte .GAF abgebildet.
3. Der Linientyp „Bauwerksunterkante kann mehrfach auftreten (Mehrfeldbrü- cken).

In dieser Struktur können somit Normal- und Sonderprofile gleichermaßen beschrie- ben werden.

Neben der Abbildung der Profilgeometrien dient die GAF-Datei zur Verwaltung von hydraulisch relevanten Zusatzinformationen (Material, Bewuchs). Diese Werte werden ebenfalls den vermessenen Profilpunkten zugeordnet, sind jedoch Flächeninformatio- nen, die für eine den Profilpunkten zugeordnete Elementarflächen gelten. Jede Elementarfläche reicht bis zum nächsten Geländepunkt des Profiles und jeweils bis zum halben Abstand zum ober- bzw. unterhalb liegenden Profil. Bei der Datenauf- nahme ist darauf zu achten, dass Rauheiten und Bewuchs für die jeweilige Fläche gelten! Die Topographie zwischen zwei Punkten oder Profilen wird immer linear inter- poliert, d.h. eine übertriebene Genauigkeit bei der Aufnahme lokaler Unstetigkeiten verfälscht die Oberflächengeometrie total, wenn eventuelle Unstetigkeiten nicht durch weitere Profile begrenzt werden.

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Abbildung 1-1: Profilpunkt und zugeordnete Elementarfläche

Tabelle 1-2 : Dateibeschreibung .GAF

Tabelle 1-3 zeigt die derzeit vergebenen Punktkennungen der GAF in der Spalte KZ und die für die hydraulischen Analysen genutzten Kennungen in der Spalte HyK. Aufgabe der Vermessung ist es, ihre interne Kodierung (s. Code in nachfolgender Ta- belle)in die vorgegebenen Kennungen zu transformieren.

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Tabelle 1-3: Punktkennungen KZ in der GAF

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Rauheits- und Bewuchskennwerte Die folgenden Abbildungen beinhalten die Rauhigkeits- und Bewuchsklassen, die standardmäßig vom Wasserspiegellagenprogramm unterstützt werden. Sofern diese Kennungen den Profilpunkten der GAF im Rahmen der Vermessung oder während der GIS-Bearbeitung zugeordnet werden, ist eine direkte Parametrisierung während des Imports der GAF in das Wasserspiegellagenprogramm möglich.

Bei der Festlegung der Rauheiten werden Klassen für die vom jeweiligen Punkt aus- gehenden Elementarflächen bei der Vermessung erfasst. Die Rauheitstabelle wurde in Anlehnung an die Definitionen der Firma Hydrotec aufgebaut und mit Literaturwerten ergänzt. Die Sortierung in aufsteigender Reihenfolge von glatt zu rau soll eine schnelle Überprüfung ermöglichen, ob die ggf. gewünschten Rauheitswerte in der Tabelle ver- fügbar sind, oder ob eigene Definitionen zu ergänzen sind. Da es z.Zt. noch nicht möglich ist, verbindliche Klassenbezeichungen festzulegen, muss die jeweils verwen- dete Definitionsdatei projektspezifisch mitgeliefert werden.

(Anmerkung : Die Rauheitsklassen von Hydrotec sind historisch gewachsen und nicht konsistent. Bei gleichem k-Wert sollte auch eine gleicher KST-Wert vorliegen. Sortier- kriterien sind nicht erkennbar, deshalb schlage ich vor die neue, nochmals überarbei- tete und ergänzte Tabelle zu verwenden).

Die Klassen wurden getrennt für natürliche Gewässerstrukturen (Klassen 01 bis 19), für künstliche (ausgebaute) Oberflächenstrukturen (Klassen 20 bis 49) und für Vor- landstrukturen (Klassen 50 bis 70) definiert.

Durchströmter Großbewuchs wird in einem separaten Feld erfasst, auch wenn nur nach Manning-Strickler gerechnet werden soll. Die Stricklerwerte werden im Umsetz- programm umgesetzt.

Abbildung 1-2: Definition der Bewuchsklassen – Datei .BWP

KENN dp ax ay "Bewuchsdefinition"

1 0.003 0.03 0.03 "Röhricht, licht" 2 0.005 0.02 0.02 "Röhricht, dicht" 3 0.03 0.35 0.35 "Sträucher, licht" 4 0.045 0.25 0.25 "Sträucher, mittel" 5 0.06 0.15 0.15 "Sträucher, dicht" 6 0.05 5.0 5.0 "Bäume, licht" 7 0.2 10.0 10.0 "Bäume, mittel" 8 1.0 5.0 5.0 "Bäume, dicht" 9 -1 -1 -1 "" 10 -1 -1 -1 "" 11 0.5 10.0 10.0 "Büsche, einjährig" 12 3.5 10.0 10.0 "Büsche, mehrjährig" 13 0.05 20.0 20.0 "Bäume, einjährig" 14 1.0 20.0 20.0 "Bäume, mehrjährig" 15 -1 -1 -1 "" 16 -1 -1 -1 "" 17 -1 -1 -1 "" 31 -1 -1 -1 "" 32 -1 -1 -1 "" 33 -1 -1 -1 "" 34 -1 -1 -1 "" 35 -1 -1 -1 "" 36 -1 -1 -1 "" 37 -1 -1 -1 ""

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Abbildung 1-3: Definition der Rauhigkeiten – Datei .KST

Natürliche Gewässer KENN m m^.33/s "Oberflächenstruktur 01 0.001 80.0 "glatt" 02 0.030 55.0 "Feinsand, Schlamm" 03 0.050 53.0 "Sand oder Feinkies" 04 0.050 50.0 "Feinkies" 05 0.080 40.0 "mittlerer Kies" 06 0.082 35.0 "Schotter, mittlerer Grobkies, verkrautete Erdkanäle" 07 0.100 33.0 "Lehm, Wasserpflanzen" 08 0.15 30.0 "Steinschüttung,stark geschiebeführender Fluss,Wurzeln" 09 0.20 28.0 "Kiesanlandung, Wurzelgeflecht" 10 0.30 25.0 "grobe Steine, Geröllanlandung" 11 0.45 22.5 "Gebirgsflüsse mit grobem Geröll, verkrautete Erdkanäle" 12 0.60 20.0 "Fels" 13 0.90 15.0 "Wildbach" 14 2.00 12.0 "Wildbach mit starkem Geschiebetrieb, roher Felsausbruch" 15 -1 -1 "" 16 -1 -1 "" 17 -1 -1 "" 18 -1 -1 "" 19 -1 -1 ""

Ausgebaute, künstliche Gerinne 20 0.001 95.0 "Stahl, Zementputz geglättet, Beton aus Vakuumschalung" 21 0.002 90.0 "Holz, ungehobelt" 22 0.003 75.0 "Beton, glatt, Asphaltbeton, Klinker, sorgfältig verfugt" 23 0.005 70.0 "Ziegelmauerwerk, Rauputz, Verbundpflaster" 24 0.015 60.0 "Beton rauh, glatte Bruchsteine" 25 0.04 50.0 "Pflaster, ARMCO-Profile" 26 0.02 48.0 "Beton mit Fugen, grobes Bruchsteinmauerwerk" 27 0.09 40.0 "Natursteine, rauh" 28 0.06 35.0 "Spundwände" 29 0.20 30.0 "Schotter, Steinschüttung, Rasengittersteine" 30 0.40 25.0 "grobe Steinschüttung" 31 0.50 23.5 "Steinschüttung mit Krautbewuchs" 32 1.50 15.0 "Rauhe Sohlrampe" 32 -1 -1 "" 33 -1 -1 "" 34 -1 -1 "" 35 -1 -1 ""

Vorländer 50 0.06 40.0 "Rasen" 51 0.20 30.0 "Gras, Acker ohne Bewuchs" 52 0.24 27.0 "Waldboden" 53 0.25 25.0 "Wiese, felsiger Waldboden" 54 0.30 24.0 "Gras mit Stauden" 55 0.40 22.0 "Krautiger Bewuchs" 56 0.60 21.0 "Acker mit Kulturen" 57 0.80 15.0 "unregelmäßiges Vorland" 58 1.0 12.0 "sehr unregelmäßiges Vorland mit Verbauungen"

Vernetzte Systeme Sollen vernetzte Systeme abgebildet werden, kann das nach folgenden Regeln ge- schehen:

1. Der Hauptstrang ist vom ersten bis zum letzten Profil in einer <Gewässer>.GAF-Datei abzulegen.
2. Profile von Nebensträngen sind in weiteren <Gewässer>.GAF-Dateien, jeweils eine pro Nebenstrang, zu verwalten.
3. Eine Vernetzungsdatei liefert die Verknüpfung.

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Austausch Vermessung (cid:198)(cid:198)(cid:198)(cid:198) WSP .mes: gemessene Wasserstände Diese Datei enthält die gemessenen Wasserstände mit Aufnahmetermin, die für eine Modelleichung verwendet werden können.

Station Z Datum 0.00 129.332 10.05.99 33.30 129.299 10.05.99 66.50 129.312 10.05.99 201.10 129.310 10.05.99 306.60 129.325 10.05.99 404.90 129.341 10.05.99 506.60 129.356 10.05.99 608.70 129.379 10.05.99

Austausch Vermessung (cid:198)(cid:198)(cid:198)(cid:198) GIS Die weiteren Dateien sind vor allem für die Arbeit im GIS interessant.

.gwl: Stationierungslinie Diese Linie beschreibt auch ganz gut den Gewässerverlauf. Im Idealfall sollte sie mit dem Stromstrich identisch sein.

Dateiauszug PktNr Code Rechtswert Hochwert L10000 997 4449379.110 5701561.577 L10001 997 4449366.354 5701566.819 L10002 997 4449353.397 5701571.848 SP3773 997 4449348.217 5701573.904

.dgm und .gok Die folgenden Dateien beinhalten alle vermessenen Höhenpunkte und sind Grundlage für den Aufbau eines DGM. Während

Dateiauszug pktnr code rechtswert hochwert höhe C6 109 4449401.229 5701547.176 129.545 C7 109 4449359.534 5701542.019 129.553 C8 109 4449384.294 5701545.333 129.538 C9 109 4449371.145 5701543.489 129.552

dxfname.txt: Zuordnung der Querprofilzeichnungen (dxf-Format) zu den Stationen

Dateiauszug Station Dxfname 0.00 P000000.dxf 33.30 P000333.dxf 66.50 P000665.dxf

imgname.txt: Zuordnung von Fotos im JPEG-Format zu den Stationen

Dateiauszug Station imgname 0.00 P000000.jpg 33.30 P000333.jpg 66.50 P000665.jpg

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Austausch GIS (cid:198)(cid:198)(cid:198)(cid:198) WSP

.bmq Die bmq-Dateien enthalten die Bemessungsabflüsse. Anzugegeben sind die Statio- nen, an denen sich der Abfluss ändert, d.h. im WSP-Programm wird der Abfluss für das betreffende Ereignis für alle oberliegenden Profile solange angesetzt, bis ein neu- er Wert angegeben ist.

Dateiauszug

.zet Die Verlustdatei enthält Einzelverluste, die vor und nach einschnürenden Bauwerken anzusetzen sind, die bei seitlichen Zuflüssen durch Verwirbelungen auftreten etc. Diese Datei ist optional, sie legt lediglich eine Anfangsbelegung fest, die im WSP- Programm zu verifizieren ist.

Dateiauszug

6 345.30 0.4

Austausch WSP (cid:198)(cid:198)(cid:198)(cid:198) GIS Für die Übergabe der berechneten Wasserstände an das GIS zur Ermittlung und Vi- sualisierung der Überschwemmungsgebiete sollte WSP-mll für jedes Abflussereignis bzw. jede Berechnungsvariante eine Datei mit den Ueberflutungsflächenbegrenzun- gen gemäß Tabelle 1-4 erzeugen. Im GIS erfolgt dann die Visualisierung und die Berechnung der Koordinaten der Punk- te vom Typ A (ausserhalb) aus dem DGM, sofern ein Höhenmodell vorhanden ist.

Tabelle 1-4: .ufg