Funktionsweise des Werkzeugs "Abtrag/Auftrag"

Eine Abtrag/Auftrag-Operation ist ein Vorgang, bei dem die Höhe einer Landformoberfläche geändert wird, indem Oberflächenmaterial hinzugefügt oder entfernt wird.

Das Werkzeug Abtrag/Auftrag berechnet die Flächen- und Volumenänderungen einer Abtrags- und Auftragsoperation. Anhand zweier Oberflächen einer bestimmten Fläche aus Sicht zweier unterschiedlicher Zeiträume ermittelt es Bereiche, in denen Oberflächenmaterial hinzugefügt oder entfernt wurde, sowie die Flächen, deren Oberfläche sich nicht verändert hat.

Anwendungen

Mit dem Werkzeug Abtrag/Auftrag können Sie die folgenden Aufgaben ausführen:

• Bestimmen von Bereichen mit Sedimenterosion und -ablagerungen in einem Flusstal
• Berechnen der Volumen und Flächen, bei denen Oberflächenmaterial abgetragen oder aufgetragen werden muss, um den Bauplatz für die Errichtung eines Gebäudes einzuebnen
• Bestimmen von Flächen, die bei einem Murenabgang häufig mit Oberflächenmaterial überschwemmt werden, um im Rahmen einer Untersuchung sichere Bereiche für den Hausbau zu ermitteln.

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Bei der Ausführung des Werkzeugs Abtrag/Auftrag wird standardmäßig ein spezieller Renderer angewendet, der die Positionen des Abtrags und Auftrags hervorhebt. Die bestimmende Größe hierfür ist in der Attributtabelle des Ausgabe-Rasters enthalten: Ein negativer Volumenwert weist auf Flächen mit Auftrag (Material wurde hinzugefügt) hin, während ein positiver Volumenwert auf Bereiche hinweist, in denen Material abgetragen (entfernt) wurde.

Ein Beispiel finden Sie in der Abbildung der Werkzeugdokumentation.

Verwenden von Abtrag/Auftrag für die Flussmorphologie

Ein Beispiel aus der Flussmorphologie: Wenn der Umfang und die Stellen von Erosion und Ablagerungen in einem Flusstal ermittelt werden sollen, muss eine Folge von Querprofilen des Tales erstellt und regelmäßig überprüft werden, um Stellen mit Sedimenterosion und -ablagerung zu bestimmen.

Die folgende Abbildung zeigt das Seitenprofil einer der Querschnitte in der Oberfläche, bei der aus einigen Bereichen Material entfernt und anderen Bereichen hinzugefügt wurde.

In der ersten Abbildung ist die Oberfläche in ihrem ursprünglichen Zustand dargestellt:

Vorher-Oberflächenprofil

Die zweite Abbildung zeigt die Oberfläche nach einem bestimmten Zeitraum, in dem Erosions- und Ablagerungskräfte auf sie eingewirkt haben:

Nachher-Oberflächenprofil

In der dritten Abbildung ist dargestellt, wie das Werkzeug Abtrag/Auftrag die Bereiche ermittelt, bei denen Material entfernt (abgetragen) und bei denen Material hinzugefügt (aufgetragen) wurde:

Abtrag/Auftrag: Erosion und Ablagerung

Berechnungen

Das Ausgabe-Raster enthält mehrere Eigenschaften der Änderung in der Attributtabelle.

Identifiziert kantenverbundene Flächen

Zunächst wird von der oberen rechten Ecke jedem eindeutigen, durch Kanten verbundenen Bereich des Abtrags und des Auftrags oder einem Bereich ohne Änderungen ein sequenzieller Wert zugewiesen.

In der folgenden Abbildung sind verschiedene Verbindungsarten dargestellt:

Bereiche des Abtrags/Auftrags

Volumenberechnung

Für jeden der Auftrag/Abtrags-Bereiche wird das Volumen berechnet. Für eine einzelne Zelle lautet die Formel für das Volumen:

  Vol = (cell_area) * ΔZ

• Bedingung:

    ΔZ = ZVorher - ZNachher

So weist beispielsweise eine bestimmte Zelle den ursprünglichen Z-Wert 235 und eine Zellengröße von 10 Metern auf. Wenn die Stelle um 3 Meter abgetragen wird, beträgt das Volumen:

  Vol = (10m * 10m) * (235m - 232m)
      = 100m2 * 3m
      = 300m3

Hinweis:

In Bereichen, in denen Material abgetragen wurde, ist das Volumen positiv (größerer Wert – kleinerer Wert > 0). Wenn Material hinzugefügt wurde, ist das Volumen negativ (kleinerer Wert – größerer Wert < 0).

Flächenberechnung

Für jeden der Auftrag/Abtrag-Bereiche wird auch die Fläche berechnet. Dabei handelt es sich einfach um die Anzahl der Zellen im Bereich (Count), multipliziert mit der Zellengröße des Rasters.

Attributtabelle

Beispiel der Attributtabelle für das Ausgabe-Raster:

ObjectID   Value   Count           Volume        Area
       0       1   55819            0.000   258107056
       1       2     707   -137415060.250     3269168
       2       3      65   -114913516.625      300560
       3       4     810   1235057106.000     3745440

Positive Werte für das Volumen geben Flächen mit Materialabtrag (Material wurde entfernt) an, während negative Volumenwerte für Flächen mit Materialauftrag (Material wurde hinzugefügt) stehen.