DEM Production with LiDAR Data in Flood Modelling and Risk Analysis

Year 2014, Volume: 4 Issue: 1, 117 - 125, 11.03.2014

Hakan Çelik Nuray Baş H. Gonca Coşkun

https://doi.org/10.17714/gufbed.2014.04.009

Cited By: 2

Abstract

Floods are one of the most serious, widespread and costly disasters in the world that too many countries came across every year. As the threat of Global Warming increases nowadays, floods are gradually becoming global threat to the human being. Turkey, having third largest hydroelectric potential in Europe, is greatly exposed to flood origin threats. LiDAR (Light detection and ranging) technology is relatively a new technology for flood modelling and risk analysis, but it is being widely used in some countries, Canada, USA, UK, etc. successfully for a decade. When LiDAR technology is compared with the technics (classical land survey, photogrammetry, etc) previously used, it comes to the forefront with its great advantages. LiDAR technology collects high-accuracy elevation data (better than 30 cm.) for very large areas very quickly and at lower cost than traditional methods. A LiDAR system uses laser beams which pulse tens of thousands of times a second. This results in very high point density and so, high accuracy in model building which is the most important data for hydrologic and flood modelling. The aim of this study is to implement LiDAR image processing procedures in a little basin comprehensively with the help of the ortho-photos acquired from the digital aerial photos taken concurrently and draw attention to the advantages of LiDAR technology especially on acquiring high accuracy DEM and its availability for Hydrologic Modelling and flood risk analysis procedures to be conducted with Geographic Information System (GIS), afterwards. In this study, an airborne LiDAR data of Borçka district of Artvin city (consisted of 370.000.000 laser points) and the aerial photos taken concurrently were used. Terrasolid LiDAR softwares and Bentley's Microstation V8i CAD softwares were used for processing the raw data and creating Digital Elevation Model (DEM). ArcGIS 10.1 was used for Hydrologic Modelling. This study will be basis of a more comprehensive doctoral thesis, which will include flood risk analysis in several basins together with LIDAR data and multispectral satellite images, comparing the advantages and disadvantages of both technologies.

Keywords

LiDAR, GIS, DEM, Flood Risk Modelling

Taşkın Modelleme ve Risk Analizinde LiDAR Verisiyle Sayısal Yükseklik Modeli Üretimi

Abstract

Taşkınlar, dünyada pek çok ülkenin her yıl karşı karşıya kaldığı, en ciddi, yaygın ve maliyetli afetlerden birisidir. Günümüzde küresel ısınma arttıkça, taşkınlar da insanlığa yönelik küresel bir tehdit halini almaktadır. Türkiye Avrupa'da en büyük üçüncü hidroelektrik potansiyele sahip bir ülke olarak, doğal olarak taşkın kaynaklı tehditlere karşı oldukça hassastır.LiDAR (Light Detection and Ranging) teknolojisi, taşkın modelleme ve risk analizi için kısmen yeni bir teknolojidir ama son on yıldır İngiltere, A.B.D. ve Kanada gibi ülkelerde yaygın ve başarılı bir şekilde kullanılmaktadır.LiDAR daha once kullanılan teknikler (klasik yer ölçmesi, fotogrametri, v.b.) ile karşılaştırıldığında, büyük avantajlarıyla ön plana çıkmaktadır.LiDAR teknolojisi, çok geniş alanlar için yüksek çözünürlüklü yükseklik verisi (30 cm.'den daha iyi) ‘ni geleneksel metodlerden daha hızlı ve daha düşük maliyet ile elde edebilmektedir.Bir LiDAR sistemi, saniyede on binlerce defa gönderilen lazer darbelerini kullanır.Bu, taşkın risk analizinde kullanılan topografik ve hidrolojik modellemeler için en önemli veri olan yüksek nokta sıklığını ve dolayısıyla da model oluşturmada yüksek doğruluk elde edilmesini sağlamaktadır.Bu çalışmanın amacı, örnek bir havza üzerinde, LiDAR verisi ve eş zamanlı olarak elde edilen hava fotoğraflarından elde edilen ortofotolar da kullanılarak LiDAR veri işleme sürecini kapsamlı olarak uygulamak, LiDAR teknolojisinin, özellikle yüksek doğruluklu Sayısal Yükseklik Modeli (SYM) oluşturmadaki avantajlarına ve devamında Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) yazılımları ile yürütülecek hidrolojik modelleme ve taşkın risk analizi çalışmaları için uygunluğuna dikkat çekmektir. Çalışmada, Artvin İli Borçka ilçesine ait 370.000.000 lazer noktasından oluşan bir hava LiDAR verisi ve eş zamanlı olarak çekilen hava fotoğrafları kullanılmıştır. Ham LiDAR verisini işlemek ve SYM oluşturmak için Terrasolid LiDAR yazılımları ve Bentley Microsation V8i CAD yazılımları kullanılmıştır. Hidrolojik modelin oluşturulması için ArcGIS 10.1 yazılımı kullanılmıştır.Bu çalışma, LiDAR ve multispektral uydu görüntüleri müşterek olarak kullanılarak, her iki teknolojinin avantaj ve dezavantajlarını karşılaştırmak suretiyle birden çok havzada taşkın risk analizini içeren daha kapsamlı bir doktora tezi için temel oluşturacaktır.

Keywords

LiDAR, CBS, SYM, Taşkın Risk Analizi

References

• Coşkun, H.G., Oztopal,A., Sen, Z., 2000, Genetic algorithm model for the water pollution estimation in the Bosphorus by using satellite data, 19th EARSeL Conference, Dresden.
• Demirkesen, A.C., 2003, Sayısal Yükseklik Modellerinin Analizi ve Sel Basman Alanlarının Belirlenmesi, TUJK 2003 Yılı Bilimsel Toplantısı: CBS ve Jeodezik Ağlar Çalıştayı, Konya.
• Dudhani, S., Sinha, A. K., Inamdar , S. S., 2006. Assessment of small hydropower potential using remote sensing data for sustainable development in India , Energy Policy, sayı: 34, sayfa: 31953205. Ekercin, S.,Üstün, B.,
• Algılamada Yeni bir Teknoloji: Lidar, HKMO Jeodezi, Jeoinformasyon ve Arazi Yönetimi Dergisi, İTU, İstanbul.
• Uzaktan Hu, Y. 2003: Automated extraction of digital terrain models, roads and buildings using airborne LiDAR data, (PhD Thesis). Calgary, Alberta, Canada: Department of Geomatics Engineering, The University of Calgary.
• Kumar , A. ve Singhal, M. K., 1999. Hydropower
• ungauged catchments in Himalayan region using GIS techniques, Workshop on GIS Applications in Power Sector, Map India.
• McCullagh, M. J. 1988: Terrain and surface systems: modelling
• practice.Photogrammetric Record 12(72), 747-779. theory and Way, D. S. 1978: Terrain
• Analysis. Cowden, Stroudsburg,Pennsylvania:
• Hutchinson & Ross, Inc.
• Wehr A. and Lohr U., 1999, Airborne Laser Scanning, ISPRS Journal, Vol. 54, Issue 2/3 .