DD272714A1

DD272714A1 - METHOD FOR AIR-IMAGING CALIBRATION AND CONTROL OF MODELS FOR CALCULATING THE KUESTENNAHEN SEDIMENTTRANSPORTES

Info

Publication number: DD272714A1
Application number: DD31561488A
Authority: DD
Inventors: Thomas Voigt
Original assignee: Zentrum Fuer Umweltgestaltung
Priority date: 1988-05-10
Filing date: 1988-05-10
Publication date: 1989-10-18

Abstract

Verfahren zur luftbildgestuetzten Eichung und Kontrolle von Modellen fuer die Berechnung des kuestennahen Sedimenttransportes. Dabei sind luftbildgestuetzte Dokumente der realen Entwicklung von Kuestenbereichen innerhalb definierter Zeitraeume herzustellen und mit den auf Modellrechnungen beruhenden Ergebnissender simulierten Entwicklung dieser Kuestenzone in der entsprechenden Zeitspanne zu vergleichen. Mit wiederholten Vergleichen ist das Modell bei Beachtung der aeusseren Parameter, z. B. meteorologischer und stroemungsphysikalischer Daten, iterativ zu veraendern, bis eine hinreichende Uebereinstimmung mit der realen Entwicklung gewaehrleistet ist.Method of airborne calibration and control of models for the calculation of coastal sediment transport. Airborne documents are to be developed for the real development of coastal areas within defined time limits and to be compared with the simulated development results of this coastal zone based on model calculations in the corresponding period of time. With repeated comparisons, the model is in consideration of the external parameters, eg. As meteorological and Stroungsphysikalischer data, iteratively to change, until a sufficient agreement with the real development is guaranteed.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung findet Anwendung bei der Sicherung und Kontrolle von Modellen zur Berechnung des küstennahen Sedimenttransportes, die eine wesentliche Rolle bei der prognostischen Beurteilung der Küstonlinien- und Sciiorremorphologie spielen und für die Planung von Küstenschutzbauten von Bedeutung sind.The invention finds application in securing and controlling models for calculating coastal sediment transport, which play a significant role in the prognostic assessment of coastline and sciiorremorphology and are important in the design of coastal protection structures.

Characteristic of the known technical solutions

Die Kontrolle der Zuverlässigkeit von Modellen zur Berechnung des küstennahen Sedimenttransportes erfolgt bisher meist mit Hilfe maßstabgetreu nachgebauter Küstenmodelle bzw. mit bodengebundenen Meßverfahren im Küstengebiet.The control of the reliability of models for the calculation of the coastal sediment transport has so far mostly been carried out with the aid of true-to-scale reconstructed coastal models or with ground-based measuring methods in the coastal area.

Für die Herstellung luf/oildgestützter Dokumente zur Entwicklung der Schorre- und Küstenlinienmorphologie sind Verfahren zur Erfassung und Kartierung der Wassertiefenverhältnisse von Flachwassergebieten mittels quantitativ-fotometrischer Erfassung von Schwärzungsparametern in Meßkammerluftbildern bekannt. Ähnliche Verfahren existieren für die Umwandlung von radiometrischen Meßdaten flugzeug- bzw. satellitgebundener Scanner in Wassertiefendaten.For the production of air-supported documents for the development of the Schorre and shoreline morphology, methods for detecting and mapping the water depth ratios of shallow water areas by means of quantitative-photometric detection of blackening parameters in measuring chamber aerial images are known. Similar methods exist for the conversion of radiometric measurement data of aircraft or satellite-bound scanners into water depth data.

Weiterhin ist die Möglichkeit zeitabhängiga Informationen über Merkmalsveränderungen innerhalb eines Objektraumes, durch die optisch-analoge Mischung von mehreren, zu verschiedenen Zeitpunkten gefertigten Spektralluftbildern mit Hilfe eines Multispektralprojektors in einer Bildebene zu verdichten, bekannt.Furthermore, the possibility of time-dependent information about feature changes within an object space to compact by the optical-analogous mixture of several, manufactured at different times spectral aerial images using a multi-spectral projector in an image plane, is known.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Erhöhung der Effektivität und Zuverlässigkeit von Modellen zur Berechnung des küstennahen Sedimenttransports und die Verbesserung ihrer Variabilität bei der Berücksichtigung potentieller Küstenschutzbauten im Prognosegebiet.The aim of the invention is to increase the effectiveness and reliability of models for the calculation of coastal sediment transport and to improve their variability in the consideration of potential coastal protection structures in the forecast area.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Dokumente realer zeitabhängiger Veränderungen des Küstenraumes für die Eichung und Kontrolle von Sedimenttransportmodellen nutzbar zu machen.The object of the invention is to make available documents of real time-dependent changes of the coastal area for the calibration and control of sediment transport models.

Erfindungsgemäß werden durch optisch-analoge Mischung von geeignetem multitemporal gefertigtem Luftbildmaterial an einem Multispektralbildprojektor Bilddokumente hergestellt, die die zeitabhängige Veränderung des Küstenabschniues durch farblich differenzierte Darstellung einzelner Entwicklungsabschnitte wiedergeben.According to the invention, image documents are produced by optically analogous mixing of suitable multi-temporally produced aerial image material on a multispectral image projector, which reproduce the time-dependent change of the coastal segment through color-differentiated representation of individual development sections.

Auf Basis quantitativ-fotometrischer Meßverfahren und bekannter Rechenmodelle können mit einem automatischen Bildverarbeitungssystem die Wasertiefenwerte der betreffenden Küstenabüchnitte luftbildgestützt ermittelt und flächendeckend kartiert werden. Damit erhalt man zwei Dokumente der realen Küstenentwicklung innerhalb eines durch die Termine der beiden Luftbildflüge begrenzten Zeitraumes.On the basis of quantitative photometric measurement methods and known calculation models, the water depth values of the relevant coastal areas can be determined with the aid of an aerial image-processing system and mapped nationwide. This gives two documents of the real coastal development within a limited by the dates of the two aerial photo flights period.

Erfidungsgemäß wird mit Hilfe eines bekannten Rechenmodells die Küstenentwicklung dieses Gebietes innerhalb des Zeitraumes bei Berücksichtigung archivierter metereologischer Randwerte und bekannter Strömungsverhältnisse simuliert. Die modellgestützt errechnete Karte der Küstenlinien- und Schorremorphologie wird mit den Dokumenten der realen Küstenentwicklung rechnergestützt verglichen.According to the invention, the coastal development of this area within the time period is taken into account with the aid of a known calculation model taking account of archived, metereological boundary values and known flow conditions. The model-based calculated map of the coastline and Schorremorphologie is compared with the documents of the real coastal development computer-aided.

Bei hinreichender Übereinstimmung kann das Modell für die Prognose der Küstenentwicklung genutzt werden.With sufficient agreement, the model can be used to predict coastal development.

Sollte die Übereinstimmung zwischen den Ergebnissen des Rechenmodells und denen der luftbildgestützten erarbeiteten Dokumente nicht ausreichen, so ist das Modell auf iterativem Wege durch zyklisch durchzuführende Vergleiche mit der realen Entwicklung zu korrogieren.If the correspondence between the results of the computational model and those of the aerial-based compiled documents is not sufficient, the model must be iteratively corroded by cyclical comparisons with the real development.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Blockschemas näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to a block diagram.

Die beiden zu unterschiedlichen Zeitpunkten über ein und denselben Küstenabschnitt gefertigten Spektralluftbilder 1, 2 werden optisch bzgl. ihres Maßstabes korrigiert und kopiert 5,6.The two spectral aerial images 1, 2 produced at different times over one and the same coastal section are optically corrected and copied 5, 6 with respect to their scale.

Die transparenten Diapositive 5,6, der Originalaufnahmen sind in einem Multispektralbildprojektor 8 derart zu orienveren, da eine Lageübereinstimmung identischer Geländeobjekte, welche auf den muliitemporal gefertigten Spektralluftbilddrn unterschiedlichen Bildpunkten zugeordnet werden müssen, auf dem Projektionsschirm gewährleistet ist.The transparent slides 5, 6 of the original recordings are to be orienved in a multispectral image projector 8 in such a way that a positional match of identical terrain objects, which must be assigned to different pixels on the temporally produced spectral air pattern, is ensured on the projection screen.

Mit Hilfe von Farbfiltern erfolgt im Projektor 8 eine Kolorierung der Spektralbilder, wobei sich die Nutzung der Farben „rot" und „grün" für die Erzeugung deutlicher Kontraste in der additiven Farbkomposition des Mischbildes 11 bewährt hat.Coloration of the spectral images takes place in the projector 8 with the aid of color filters, the use of the colors "red" and "green" for the production of clear contrasts in the additive color composition of the mixed image 11 having proved successful.

Nachfolgend erfaßt man quantitativ die Grauwerte der Originalluftbildnegative 1,2 mit Hilfe eines Bildverarbeitungssystems 9 und berechnet anhand bekannter Algorithmen die Wassertiefenverhältnisse des betreffenden Küstenabschnittes, die in einer Karte 12 dargestellt werden.Subsequently, the gray values of the original air-image negatives 1, 2 are quantitatively recorded with the aid of an image processing system 9 and, using known algorithms, the water depth ratios of the relevant coastal section, which are displayed in a map 12.

Ein Modell zur Berechnung des Sedimenttransportes im unfernahen Raum und der daraus resultierenden Schorre- und Küstenliniendynamik 3 wird mit den erforderlichen Randwerten 4, z. B. archivierte metereologische Daten, Seegangsparameter, Strömungswerte, ergänzt und erzeugt in einer Rechneranlage 7 eine Wassertiefenkarte 10.A model for the calculation of sediment transport in the immediate area and the resulting Schorre- and coastal dynamics 3 with the required margins 4, z. B. archived metrological data, sea state parameters, flow values, supplemented and generated in a computer system 7, a water depth map 10th

Diese Karte wird mit den Dokumenten der realen Küstenentwicklung 11,12 verglichen. Anhand der zwischen den Ergebnissen der Modellberechnung und der realen Entwicklung des Gebietes im vergleichbaren Zeitraum aufgetretenen Abweichung erfolgt die Entscheidung 13, ob eine Veränderung des Modells 3a vorgenommen werden muß oder ob das Modell 14 für Prognoseberechnungen der Küstenlinien- und Schorremorphologieveränderung genutzt /verden kann.This map is compared to the documents of the real coastal development 11,12. On the basis of the deviation which has occurred between the results of the model calculation and the real development of the area during the comparable period, the decision 13 is made as to whether a change of the model 3a has to be made or if the model 14 can use the forecast of coastline and shear morphology change.

Bei negativer Entscheidung wird dieser Vorgang solange zyklisch fortgesetzt, bis die Ergebnisse des iterativ veränderten Modells den realen Verhältnissen hinreichend angenähert sind.If the decision is negative, this process is continued cyclically until the results of the iteratively changed model are sufficiently approximate to the real conditions.

Das korrigierte Modell 14 kann für prognostische Berechnungen der Küstenentwicklung bei variablen Randwerten 15, wie z.B.The corrected model 14 may be used for prognostic calculations of coastal evolution at variable margins 15, e.g.

verschiedenartigen Küstenschutzbauten im Prognosegebiet oder unterschiedliche meteorologische Bedingungen im Vorhersagezeitraum, genutzt werden.different coastal protection structures in the forecast area or different meteorological conditions in the forecast period.

Als Ergebnisse stehen Prognosekarten der Küstenentwicklung 17, die im entsprechen leistungsfähigen Rechnersystem 16 für eine Vielzahl unterschiedlicher Entwicklungsbedingungen des Küstenabschnittes erzeugt werden.The results are forecast maps of coastal development 17, which are generated in the correspondingly powerful computer system 16 for a multiplicity of different development conditions of the coastline.

Claims

A method for airborne calibration and control of models for the calculation of coastal sediment transport, characterized in that the calculated using a mathematical model based on archived meteorological and hydrodynamic data changes in coastal and Schorremorphologie mapped and with the real development of the coastal section within a characterize periodically determined documents, preferably mixtures of multitemporally produced spectral aerial images and depth maps automatically produced on the basis of digitized image blackening data, and that the models of real development are adequately adjusted by iterative correction of parameters.

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