Improved streamflow and flood monitoring using remotely sensed LiDAR data


Project leader


Funding source

Swedish Research Council - Vetenskapsrådet (VR)


Project Details

Start date: 01/01/2012
End date: 31/12/2014
Funding: 2200000 SEK


Description

Övervakning av flödet i vattendrag är viktigt för att kunna bedöma risker för översvämning, vattenföringens betydelse för kemiska transporter, förvaltning av vattenresurser och tillståndet i akvatiska ekosystem. Detta har särskild betydelse med tanke på framtida potentiell klimatpåverkan som kan leda till förändring och/eller intensifiering av den hydrologiska cykeln. Idag råder på grund av kostnadsskäl en global trend att minska antalet platser för aktiv övervakning. Vattenflödet är en funktion av vattennivån i bäckfåran. En vanlig metod för övervakning av vattenföringen är att översätta vattennivån i bäcken till flöde med hjälp av en så kallad avbördningskurva (eng. rating curve). Att etablera avbördningskurvor är tidskrävande eftersom flöde måste mätas vid många olika nivåer. Det är också förenat med fara att genomföra flödesmätningar vid högflöden och översvämningar. I detta projekt använder vi en fysikaliskt baserad metod för att beräkna eller modellera avbördningskurvor, där egenskaper som vattenytans lutning, och kanalens geometri och råhet påverkar flödet. Den innovativa aspekten är att vi använder fjärranalysdata för att bestämma bäckens geometri, data som sedan används vid modelleringen. Datainhämtningen sker med hjälp av den laserbaserade tekniken LiDAR (eng. Light Detection and Ranging), som används till att skanna bäckfåran. Skanningen sker med LiDAR-utrustningen monterad på helikopter. Med LiDAR-tekniken mäts positioner och höjder i markens ojämnheter. Informationen utgör underlag för att kartlägga den grundläggande bäckgeometrin som används vid modelleringen. Traditionell teknik för LiDAR-skanning är dock blind när det gäller att titta under vattenytan. Det innebär att även den bästa traditionella LiDAR-tekniken inte ger någon information om bäckfårans bottentopografi (batymetri). För att utvärdera konsekvenserna av och möjligheterna till att kompensera för denna "blindhet" ska vi undersöka andra mer avancerade tekniker (batymetrisk LiDAR), för att kartlägga hela bäckfårans geometri för modellering av avbördningskurvor. Vi avser också att undersöka dataupplösningens betydelse genom stegvis filtrering av fjärravläst detaljerad LiDAR data. På så vis kan vi simulera effekten av att använda lågupplöst data vid modelleringen av avbördningskurvor. Detta kommer att jämföras med den upplösningsnivå som erhålls i en pågående skanningskampanj i Sverige. Genom detta kan vi öka förståelsen för upplösningens betydelse vid modelleringen. Med detta projekt utvärderar vi en innovativ metod att modellera vattenflöde och skatta risker för översvämning. Vi erbjuder med hjälp av fjärranalysdata ett alternativ för att generera avbördningskurvor som är både billigare och mindre tidskrävande än konventionella metoder. Avbördningskurvorna kan sedan användas tillsammans med tryckloggar för vattennivåmätning vilket ger möjlighet till fjärrövervakning av flödet. Det finns också en potential att denna metod kan ge mer precisa mått på avrinningen vid höga vattenflöden då direkta mätningar är svåra eller omöjliga att utföra. Detta kommer avsevärt att förbättra vår förmåga att övervaka tillståndet i vattendragen i landskapet.

Last updated on 2017-31-03 at 12:56