Algoritmin ja korkeusmallin resoluution vaikutus valuma-alueen laskentatulokseen

Abstract

The goal of this master's thesis was to examine if the resolution of digital elevation model (DEM) and flow direction algorithm have an effect on determining catchments with GIS-system. The effect was tested in three test areas using two or three different DEMs depending on test area and two different algorithms. In this research, catchments and their division basis, principles and implementations of flow direction algorithms used to determine catchments and digital elevation models were clarified. Concepts of terrain analysis were explained as background of implementation of flow direction algorithms. In addition programs used in determining catchments were examined in this master's thesis. This thesis also determined requirements for an application which creates an upstream catchment division for any point in stream networks as user demands. Catchment division can be made using flow direction grid. Flow direction grids are possibly made from data derived from digital elevation model which has resolution dense enough and using flow direction algorithm that has been selected here. In test part of this thesis catchments were determined for test areas using D8- and D Inf -flow direction algorithms and DEMs with resolution 2 m, 10 m and 25 m. The tests showed that the resolution of digital elevation model has large effect in determining catchments. Flow direction algorithm had only little influence at least on the test areas.Tässä diplomityössä tutkittiin, vaikuttavatko korkeusmallin resoluutio sekä virtaussuunta-algoritmi valuma-alueiden määrityksessä paikkatieto-ohjelmiston avulla. Diplomityössä selvitettiin korkeusmallin resoluution ja virtaussuunta-algoritmin vaikutusta valuma-alueiden määrittämiseen testaamalla valuma-alueiden määritystä kolmella testialueella alueesta riippuen kahden tai kolmen eri korkeusmallin ja kahden eri algoritmin avulla. Tutkimuksessa selvitettiin valuma-alueita ja niiden jakoperusteita, valuma-alueiden määritykseen käytettyjen virtaussuunta-algoritmien toimintaperiaatteita ja toteutusta sekä korkeusmalleja. Virtaussuunta-algoritmien toiminnan taustaksi selvitettiin maastoanalyysin käsitteitä tarvittavin osin. Lisäksi työssä käytiin läpi valuma-alueiden määrityksessä käytettyjä ohjelmistoja. Työssä määriteltiin myös edellytykset sellaiselle sovellukselle, jolla voidaan luoda uomaverkostosta vapaasti valittavan pisteen yläpuolinen valuma-aluejako. Valuma-aluejako tehdään virtaussuuntagridiä käyttäen. Virtaussuuntagridit tehdään mahdollisesti diplomityön suositusten mukaisista riittävän tarkan resoluution korkeusmallista saatavasta datasta valinnan mukaisen virtaussuunta-algoritmin avulla. Diplomityön testiosuudessa määritettiin testialueille valuma-alueet käyttäen D8- ja D Inf-virtaussuunta-algoritmeja sekä 2 m, 10 m ja 25 m resoluution korkeusmalleja. Testit osoittivat, että korkeusmallin resoluution tarkentuessa myös valuma-alueiden määritystarkkuus paranee huomattavasti. Virtaussuunta-algoritmin vaikutus oli sen sijaan testialuilla vähäinen