Schritt-für-Schritt-Anleitung GeoCPM

Aus Dokumentation
Wechseln zu:Navigation, Suche

Ausgangssituation

Das GeoCPM „Schritt-für-Schritt“ Dokument beschreibt die wichtigsten Funktionen und Vorgehensweisen, welche für eine erfolgreiche Berarbeitung von Projekten mit GeoCPM erforderlich sind. Das Beispielprojekt basiert auf einem fiktiven Fall aus dem Projektgebiet Flurstraße.

Bei der Schulung wird davon ausgegangen, dass die Teilnehmer über ausreichend Erfahrung mit dem Programmsystem ++SYSTEMS verfügen. Ansonsten wird hier auf die Schritt-für-Schritt-Anleitung Hydraulikverwiesen, um die nötigen Vorkenntnisse zu erlangen. Dieses Projekt baut auf das vorherige Projekt Flurstraße auf.

Die Ausgangssituation kann unter folgenden Link geladen werden:

Datengrundlage zum Download: |Grundlagen

Fertiges Modell (KPP_Datei) ohne Berechnungen: |Modell

Zum Vergleich wird am Ende der Schulung ein fertiges GeoCPM-Modell zum Download bereitgestellt!


GeoCPM image001.png
Die Ausgangssituation ist ein rechenbares Kanalnetz aus dem Projektgebiet Flurstraße

Aktivieren des GeoCPM Moduls in den Projekteinstellungen

Um das Modul GeoCPM nutzen zu können, muss es zuerst in den ++Systems-Einstellungen das Modul hinzugeschalten werden. Dies kann zum einen über die Menüleiste oder dem Projektbaum erfolgen!

GeoCPM image002.png
Projekteinstellungen: Aktivieren des Moduls GeoCPM

GeoCPM Toolboxen

Für eine einfache und schnelle Bearbeitung der Projekte mit GeoCPM stehen Toolboxen für die einzelnen Funktionen zur Verfügung. Die Toolboxen können über den Menüleiste Ansicht hinzugefügt werden. Dabei besteht für Sie die Möglichkeit diese Toolboxen individuell an das Interface anzupassen, um eine schnelle und komfortable Projektbearbeitung zu gewährleisten. Jede Funktion kann auch über das Kontextmenü im Projektbaum aufgerufen werden.

Toolboxen Gesamt.png
Alle Toolboxen von GeoCPM

Es besteht zudem die Möglichkeit die Toolboxen individuell anzupassen. Hierfür über die Menüleiste Ansicht die Konfiguration Toolboxen aufrufen.

Toolboxen Konfiguration.png
Möglichkeit zur individuellen Konfiguration der Toolboxen

Anlegen eines neuen GeoCPM-Geländemodells

Um ein neues GeoCPM Geländemodell anzulegen, im Kontextmenü (rechte Maustaste auf Ordner Geländemodell im Projektbaum) auf Neu GeoCPM (ACHTUNG: auch die bereits aus KANAL++ bekannten Geländemodelle sind noch verfügbar). Zum Umbenennen einfach auf das neu erschienene Geländemodellobjekt (Surface_x) klicken, den Namen eingeben und mit ENTER bestätigen. Oder die Einstellungsoptionen über Doppelklick auf den Namen des jeweiligen Geländemodells aufrufen und einen gewünschten Namen übergeben.

GeoCPM image004.png
Dialog zu den Allgemeinen Einstellung des neu angelegten Geländemodells

Einlesen und Auswählen der digitale vermessenen Höhenpunkte

Einlesen und Auswählen der digital vermessenen Höhenpunkte Die Höhenpunkte liegen als ASCII Datei mit Rechtswert, Hochwert, Höhe und Kategorie vor.

Hydraulik image025.png
Anlegen eines neuen P-Import-Export-Formates

Formatbeschreibung

Die Formatbeschreibungen für die Punkte sind unter Auswertungen und Punkte zu finden. Aufruf des Kontextmenüs auf Punkte und Auswahl der Funktion Neu… Geben Sie nun, wie bei den Import/Export-Formaten üblich, die Beschreibung der Eingabedatei an.

Hydraulik image027.png
Aufruf des Dialogs zur Formatbeschreibung für Geländepunkte

Wählen Sie als erstes die ASCII Datei mit den Laserscandaten aus. Erstellen sie die Zuordnung Feldnamen zu Spaltenbreite und geben Sie den Namen des Import-Formates an. Bestätigen Sie mit OK.

Einlesen der Punkte

Geländepunkte werden immer in das gerade aktive Geländemodell eingelesen. Rufen Sie das Kontextmenü auf dem soeben angelegten Import-Export-Format auf. Die Aktion wird durch Import gestartet. Im Importdialog muss die richtige ASCII Datei ausgewählt werden und die Identifizierung angegeben werden. Beim Import kann bereits die Einschränkung auf einen rechteckigen Bereich erfolgen. Dazu die jeweiligen Grenzkoordinaten eingeben. Die Punkte können über die Angabe eines Offsets verschoben werden. Beispielsweise könnte der Meridianstreifen hinzugefügt bzw. entfernt werden.

Hydraulik image029.png
Importieren der Geländepunkte

Das Ergebnis wird wie folgt dargestellt:

GeoCPM image003.png
Import von Geländepunkten mit Fläche 1 km² und der zugehörigen Meldung über den erfolgreichen Import

Darstellung der Punkte ändern

Die Punktdarstellung und Farbgebung wird im Eigenschaftendialog des GeoCPM-Geländemodells konfiguriert. Der Eigenschaftendialog wird durch einen Doppelklick auf das GeoCPM-Geländemodell oder über das Icon
Bearbeiten
aufgerufen.
GeoCPM image004-2.png
Eigenschaftsdialog des CeoCPM-Celändemodells

Punkte werden in der gleichen Farbe wie die Triangulierungsdreiecke dargestellt. Farbänderung durch Klick auf den Farbbutton. Die Punktanzeige kann durch "Punkte zeigen" aktiviert bzw. deaktiviert werden. Weitere Anzeigeeinstellungen betreffen die Triangulierungsdreiecke, Höhenlinien, Farbverläufe und Ergebnisse. Weitere Optionen unter der Schaltfläche.

GeoCPM image005-2.png
Erweiterte Optionen zur Darstellung von Höhenlinien

GeoCPM image005.png
Erweiterte Optionen zur Darstellung von Farbverlauf

GeoCPM image037.png
Erweiterte Optionen zur Darstellung für die Berechnungsergebnisse

Nach dem Einlesen der Punkte wird nicht automatisch trianguliert, es gibt noch keine Dreiecke.

Zuschneiden des Untersuchungsgebietes

Die Laserscandaten liegen in der Regel in 1x1 km² oder noch größeren Gebieten vor. Nicht alle hiervon überdeckten Bereiche müssen bzw. können hier untersucht werden. Deshalb besteht in GeoCPM die Möglichkeit einen Punktebereich auszuschneiden.

Wichtiger Hinweis: Alle entfernten Punkte werden aus dem Projekt gelöscht, können aber bei Bedarf nachträglich wieder importiert werden.

GeoCPM image006.png
Funktion - Punkte auswählen im Polygon

Ziehen Sie das Polygon entlang des Bereiches den Sie untersuchen möchten auf. Das Polygon wird durch einen Doppelklick bzw. durch die Enter-Taste automatisch geschlossen. Punkte außerhalb des Polygons werden unwiderruflich gelöscht. Bei Abschluss der Aktion mit gedrückter Strg-Taste werden die Punkte innerhalb des Polygons unwiderruflich gelöscht.

Triangulieren

Bisher besteht das Geländemodell nur aus einzelnen Punkten. Eine flächendeckende Aussage ist damit noch nicht möglich. Hierfür werden Oberflächenelemente benötigt, die alle Bereiche des Untersuchungsgebietes abdecken, dafür werden Dreiecke verwendet. Die Erzeugung dieser Dreiecke aus der Punktmenge erfolgt automatisch durch die so genannte Triangulierung. Die Funktion Triangulierung kann über verschiedenen Stellen im Programm aufgerufen werden (Kontextmenü, Buttons, in den Einstellung des Geländemodells). Der einfachste Weg ist über den Button und die Funktion Aktualisieren. Die Einstellungen bezüglich der Triangulierung können in den Berechnungskonfigurationen (Projektbaum/Geländemodell/Berechnung/Konfiguration) vorgenommen werden. In den meisten Fällen werden die Standardeinstellungen übernommen.

GeoCPM image046.png
Einstellungen für die Triangulation

Wichtiger Hinweis: Vor jeder Triangulierung ist es sinnvoll das Geländemodell zu kopieren! Durch die Triangulation werden neue Strukutren angelegt, welche im nachhinein nur mit sehr viel Aufwand rückgängig gemacht werden können! Durch die vorher erstellte Kopie, kann jederzeit auf den Arbeitsschritt vorher zurückgegriffen werden! Diese Sicherung sollte vor jeder weiteren Triangulierung durchgeführt we

ICON GeoCPM Aktualisieren Triangulieren und Ausdünnen.png
Start der Triangulierung durch aktualisieren

GeoCPM image007.png
Ergebnis der Triangulation

Definierte Modellgrenzen - Strukturelle Randbruchkante

An den Randbereichen des Untersuchungsgebietes können Dreiecke entstehen, deren geometrisches Verhältnis zwischen Länge und Höhe extrem sind und zudem Punkte in nichtrealistischer Weise verbindet.

GeoCPM image008.png
Dreiecke mit ungünstiger Geometrie

Dies kann durch Erstellen einer strukturellen Außengrenze mittels Bruchkante verhindert werden.

Neue Bruchkantenmenge - Grenze

Anlegen eine neuen Bruchkantenmenge über das Kontextmenü (Rechtsklick auf den Projektpfad Bruchkanten) neue Bruchkantenmenge und einen prägenden Namen vergeben.

Bruchkantenmenge mit Geländemodell verknüpfen

Dem Geländemodell diese Bruchkantenmenge, vor dem anlegen der Bruchkanten selbst, zuweisen. Aus diesem Geländemodell werden beim Digitalisieren die Höhen übernommen.

ICON GeoCPM Bruchkantenmengen auswählen.png
GeoCPM image020.png
Dialog zum Bruchkantenmengen zuweisen

Digitalisieren des Bruchkantenpolygons

Die Bruchkanten können manuell digitalisiert werden. Hierfür einfach in den Toolboxen die Funktion Bruckanten Digitalisierung nutzen und händisch die Projektgrenze abstecken. Der Startpunkt und alle Zwischenpunkte der Randbruchkante müssen innerhalb des Geländemodells liegen. Nach Setzen des Startpunkts öffnet sich der Einstellungsdialog.

GeoCPM image009.png
Startdialog neue Bruchkante

Für strukturelle Bruchkanten die Bruchkantenhöhe 0 eingeben, für alle Teilstücke verwenden. An den Bruchkantenpunkten wird die absolute Höhe im Gelände beschriftet, in der Mitte die relative Höhe der Bruchkante. Der Bruchkantenpfeil zeigt auf die höhere Seite. Beim Digitalisieren einer Bruchkante liegt die höhere Seite in Digitalisierungsrichtung rechts. Bei einer strukturellen Bruchkante, 0 Höhe, ist dies nicht relevant. Den Polygonzug entlang den Rändern innerhalb des Geländemodells fortführen und wieder zum Ausgangspunkt zurückkehren (Fang). Danach mit der Enter-Taste abschließen.

Wichtiger Hinweis: Der Polygonzug der Randbruchkante muss geschlossen sein. Erst danach mit der Enter-Taste abschließen! Es ist empfohlen die DXF Datei oder die bereits vorhandene Gebäudepartition einzublenden um den Verlauf der späteren Gebäudebruchkanten zu sehen. Diese sollen entweder vollständig innerhalb oder außerhalb der Randbruchkante liegen und nicht durchschnitten werden.

Bruchkante unterteilen

Ein Bruchkantensegment ist immer eine Kante eines Dreiecks und muss somit unterteilt werden. Für die Unterteilung soll eine dem Dreiecksraster angepasste Länge gewählt werden. Auch hier wiedre in der Toolbox Bruchkanten den Button unterteilen wählen.

GeoCPM image010.png
Diaglog zum Bruchkanten unterteilen


Es stehen verschiedene Ansatz für die Punkthöhenberechnung zur Verfügung:

  • Lineare BK-Punkthöhe
  • Höhe aus DGM
  • lineare BK-Punkthöhe mit DGM-angepasster BK-Höhe

Für unterteilte Bruchkanten, Höhen aus dem Geländemodell übernehmen. Die Bruchkante wird daraufhin in gleichgroße Abschnitte unterteilt.

Außenbereich von Triangulierung ausnehmen (Loch setzen)

Ein sogenanntes Loch verhindert die Triangulierung von Bereichen, die nicht durch Bruchkanten isoliert sind. Somit erfolgt keine Triangulierung außerhalb der gesetzten Randbruchkante. Im Unterschied zum Zuschneiden der Punktmenge werden Punkte die in Verbindung mit einem Loch stehen nicht gelöscht, diese werden nur für die Triangulierung nicht herangezogen.

Die Funtkion Loch setzten einerseits über das Kontextmenü oder über die Toolbox! Das Loch muss zwischen Außenbruchkante, aber noch innerhalb der Punktmenge gesetzt werden. Den Button Loch setzen finden Sie wiederum in der Bruchkanten Toolbox.

Im Anschluss das Geländemodell aktualisieren.

GeoCPM image011.png
Ergebnis Loch Setzen

Wichtiger Hinweis: Sobald eine Bruchkantenmenge dem Geländemodell zugeordnet wurde, sollte vor dem aktualisieren des Geländemodells eine Sicherungskopie des ++SYSTEMS Projektes oder eine Kopie des Geländemodells angelegt werden. Beim Aktualisieren werden die Bruchkantenpunkte fester Bestandteil des Geländemodells. Nachträgliche Änderungen sind mit einem hohen Zeitaufwand verbunden!

Strukturbasierte Ausdünnung

Punkte, die unmittelbar auf oder an der Bruchkante liegen, führen wieder zu Dreiecksstrukturen, welche für die 2D-Oberflächenberechnung ungünstig sind. Somit müssen Punkte, die näher als ein zu definierender Abstand zur Bruchkante liegen, entfernt werden. Dies erfolgt durch strukturbasierte Ausdünnung. Einen zur Bruchkantenlänge passenden Wert wählen (typisch: 0.5 m).

ICON GeoCPM Trinangulieren und Ausdünnen ALLE.png
GeoCPM image013.png
Dialog zum ausdünnen der Punkte

GeoCPM image012.png
Ergebnis der Strukturbasierte Ausdünnung - Vergleich zum unbearbeiteten Stand

Dreieckseigenschaften und Geländeverlauf

Dreieckseigenschaften

Anzeige der Dreieckseigenschaften aus dem Kontextmenü des Geländemodells heraus oder mit dem Button der Toolbox Dreiecke:

ICON GeoCPM Bearbeiten DreieckeDreiecksdaten anzeigen.png

Wählen Sie nun mit dem Cursor ein Dreieck aus und klicken Sie auf das Dreieck. Es erscheint der Dreiecksdialog.

GeoCPM image014.png
Eigenschaftsdialog der Dreiecke

Dreiecksparameter festlegen

Es wird empfohlen, die Eingabe der einzelnen Dreiecksparameter, wie Bodeneigenschaften und Rauigkeiten, nicht direkt an den Dreiecken vorzunehmen, da im Falle einer Neutriangulierung die Dreiecke neu erstellt werden und wieder Standardwerte haben. Daher sollten die Eigenschaften immer zuerst in einer Partition definiert werden, aus der sich dann die Werte für die Dreiecke im jeweiligen Geländemodell übernehmen lassen. Als Basis für die Eigenschaften kann eine bestehende Partition dienen, die für eine Kanalnetzberechnung bereits erstellt wurde. Für die Erstellung dieser Partitionen, wird auf die verwiesen.

Da die Parameter der Partition im Folgenden für die Berechnung in GeoCPM geändert werden, empfiehlt sich die Erstellung einer Kopie. Hier ist es natürlich sinnvoll, wenn die Partition bereits über Attribute sortierbar ist. In diesem Fall wurde die Partition anhand der Nutzungs- und dem Versiegelungsgrad über das Attribut OBTYP in Straßenfläche, Wohnfläche, Landwirtschaft... eingeteilt. Für jede Nutzungskategorie müssen im Anschluss die Oberflächeneigenschaften vergeben werden. Dazu eine Eigenschaftenliste nach Nutzungskategorie sortieren und alle Zeilen einer Kategorie selektieren.

Markierte Teileinzugsgebiete der aktiven Ebene ändern:

GeoCPM image015.png
Parameter zuweisen

  1. Bodencharakteristik: Auswahl des Bodenaufbaus. Diese Werte wurden in der Tabelle „Bodenaufbau“ unter Hydraulikvarianten Schlüsselwerte definiert.
  2. GeoCPM Rauigkeit in mm: Angabe der Oberflächenrauheit nach Colebrook-White Gleichung (Weitere Erklärungen unter [LINK]). Diese Empfehlung ist aus verschiedenen Projekten und Erfahrungswerten zusammengetragen worden. Durch die Fortschreitende Entwicklung und Erfahrungswerte, werden diese Werte sich verändern und sollen nur einen Richtwert abbilden.
Angepasste Rauigkeiten für GeoCPM
Flächennutzung geringe Rauheit hohe Rauheit
Wald, Gehölz, Laub- und Nadelholz 200 300
Ackerland, verschlämmt 140 200
Siedlungsfläche 60-100
Dachflächen 6-10
Fließgewässer, stehendes Gewässer 80-160
Fließgewässer, verschlammt 25-100
Fließgewässer, stark bewachsen 120-150
Wildbach 140-180
Landwirtschaftlicher Weg (Kies, Schotter) 20-60
Straße, Weg (gepflastert)) 5-20
Straße, Weg (Asphalt) 4

Tabelle 1: Angepasste Rauigkeiten für GeoCPM - Angelehnt an die Tabelle des Leitfaden Kommunales Starkrisikomanagement in Baden-Württemberg Anhang 1a

  1. GeoCPM: Dreiecke direkt beregnen. Standardmäßig ist direkt beregnen auf Dreiecken gesetzt. Über „Markierte ändern“ wahlweise abwählen (für Gebäudeflächen, die direkt DYNA zugeordnet sind). Bei direkter Beregnung von Gebäuden ohne Zuordnung zu DYNA empfiehlt sich die Randverteilung. Für weitere Informationen, siehe Handbuch bzw. Webinare. Für jede Nutzungsklasse mit individuellen Bodencharakteristika muss die Zuweisung von Parametern durchgeführt werden. Im Anschluss können die Attribute der Partition auf die Dreiecke übertragen werden. Versickerung, GeoCPM Rauheit, direkte Beregnung, Randverteilung.


Parallele Wegealgorithmus: Es werden die Daten der unter dem Schwerpunkt des Dreiecks liegenden Partitionsfläche übernommen. Verwendet wird die zum Zeitpunkt der Aktion ausgewählte Partition! Aufgrund der Performanz und Robustheit ist der Parallele Wegealgorithmus meist die bessere Wahl. Standardverschneidung: Zunächst wird aus den Dreiecken eine Partition erstellt (Name des Geländemodells). Dann erfolgt eine grafische Verschneidung. Werden Dreiecke von mehreren Flächen geteilt, erfolgt eine Interpolation der Werte. Nach Beendigung der Verschneidung kommt es zur Abfrage, ob die erstellte Dreieckspartition wieder gelöscht werden soll. Üblicherweise sollte diese gelöscht werden.

GeoCPM image017.png
Zuweisen der Partitionsattribute an die Dreiecke

Geländeverlauf

Zur Anzeige des Geländeverlaufs wählen Sie bitte im Kontextmenü des Geländemodellobjektes die Funktion Geländeverlauf anzeigen nur Geländemodell oder den Button der Toolbox GeoCPM.

ICON GeoCPM Geländeverlauf anzeigen nur Geländemodell.png

Klicken Sie nun mit dem Cursor auf den Anfangspunkt für den Geländeverlauf und danach auf den Endpunkt.

GeoCPM image019.png
Geländeverlauf mit Anfangspunkt und Endpunkt

Der Geländeverlauf wird als Funktion vom Abstand vom Anfangspunkt (x-Achse) und der zugehörigen Geländehöhe (y-Achse) angezeigt.

GeoCPM image018.png
Geländeverlauf mit Anfangspunkt und Endpunkt im Lageplan

Bruchkanten

Geländepunkte, die primär aus Laserscanbefliegungen stammen können keine senkrechten Strukturen transportieren, deshalb wurden hierfür die Bruchkanten eingefügt. Die Bruchkantenverwaltung finden Sie im Projektbaum direkt über den Geländemodellen. Erstellen Sie eine neue Bruchkantenmenge „Hauptgebäude“.

Sie können beliebig viele Bruchkantenmengen (z.B. Grenze, Hauptgebäude, Nebengebäude, Gehwege, Mauer, etc.) anlegen. Diese erhalten allerdings erst Gültigkeit, wenn die Menge einem Geländemodell zugewiesen wurde. Mehrfachzuweisungen sind möglich. Die Zuweisungsfunktion finden Sie im Kontextmenü des Geländemodellobjekts.

GeoCPM image020.png
Bruchkantenmenge auswählen

Im Auswahldialog können Sie nun die Bruchkantenmengen dem Geländemodell zuweisen. Mehrfachauswahl mit gedrückter STRG-Taste.

ACHTUNG: Bruchkanten werden im Übersichtsfenster nur dargestellt, wenn diese dem aktuell ausgewählten Geländemodell zugewiesen sind. Ansonsten sind diese nicht sichtbar.

Bruchkanten automatisch aus DXF-Grafik einlesen

Bruchkanten können automatisch aus Flurkarten, Straßenkarten, etc. im DXF-Format eingelesen werden. Liegen Bruchkanten im Esri Shape-Format (.shp) vor, können diese über den Grafikeditor (gred.exe) ins DXF-Format gewandelt werden. Es erscheint der DXF Importdialog:

GeoCPM image021.png
DXF-Importdialog für Bruchkanten

Wählen Sie hier die DXF Datei mit den Bruchkanteninformationen aus. Danach die Layer in denen die Informationen abgelegt sind. Mehrfachauswahl ist mit der STRG-Taste wiederum möglich. Der Fangradius bestimmt, wann zwei Endpunkte von verschiedenen Bruchkanten aufeinander einrasten. Wichtig ist auch die Angabe der Bruchkantenhöhe und des Typs.Der orthogonale Pfeil zeigt immer auf die höher liegende Seite der jeweiligen Linie.

GeoCPM image022.png
Ergebnis des Import der Bruchkanten Hauptgebäude


Die Bruchkanten müssen nun abermals auf eine dem Punktraster angepasste Länge unterteilt werden. Siehe dazu .

Bruchkanten, die nicht komplett innerhalb des Modellbereichs liegen, sollten gelöscht werden. Mittels Rechtsklick auf die Bruchkantenmenge kann die Markierungsvariante ausgewählt werden oder über den Button in der Bruchkanten Toolbox. Durch Aufziehen eines Polygons entlang der Modellgrenze können sämtliche Bruchkanten innerhalb des Geländemodells selektiert werden. Um die benötigten Bruchkanten außerhalb des Modells zu wählen, „Markieren -* Komplement“ anklicken.Jetzt können die selektierten Bruchkanten gelöscht werden. Nach den getätigten Änderungen an der Bruchkantenstruktur muss wieder neu trianguliert werden.

ICON GeoCPM Aktualisieren Triangulieren und Ausdünnen.png

Änderungen im Geländemodell werden erst nach einer neuerlichen Triangulierung gültig. Deshalb ist auch nach der Bearbeitung von Bruchkanten eine neuerliche Triangulierung nötig.

GeoCPM image024.png
Vergleich bei erneuerter Triangulierung mit Bruchkanten

Beispiel Bruchkante Bordstein

Bruchkanten können wie bereits erwähnt natürlich auch von Hand digitalisiert werden. In unserem Beispiel wird an einer abschüssigen Straße, deren Anwohner bereits mehrfach von Überflutungen betroffen waren, eine Borsteinkante modelliert. Dazu wird wieder eine neue Bruchkantenmenge erstellt. Siehe dazu .

Im Dialog „Bruchkantenhöhe“ die Höhe in Meter vergeben. Im Falle eines Bordsteins beispielsweise 0.1 Meter.

GeoCPM image023.png
Dialog Bruchkantenhöhe

Da es sich nicht um eine Häuserbruchkante handelt, sollte der Haken bei „Häuserkante“ nicht gesetzt sein. Nach Bestätigung des Dialogs, kann die Bruchkante im Lageplan digitalisiert werden.

GeoCPM image023-2.png
Dialog Bruchkantenhöhe

Die Bruchkantenhöhe wird immer rechts der erstellten Bruchkante gesetzt. Nach anlegen neuer Bruchkanten und aktualisieren des Geländemodells wieder die strukturbasierte Ausdünnung vornehmen. Diese Ausdünnung betrifft immer alle mit dem Geländemodell verbundenen Bruchkantenmengen.

Ausdünnen

Bei der Ermittlung der Geländepunkte werden nicht die markanten Punkte aufgenommen sondern Punkte in einem verfahrensabhängigen Muster. Nicht alle diese Punkte werden für eine detaillierte Berechnung des Oberflächenabflusses benötigt. Deshalb ist in GeoCPM eine Vielzahl an Ausdünnungsalgorithmen integriert. Der Aufruf der Ausdünnungsdialog über die Toolbox oder das Kontextmenü im Projektbaum.

ICON GeoCPM Trinangulieren und Ausdünnen ALLE.png

Mit dieser Funktion rufen Sie den Konfigurationsdialog für die Ausdünnung auf:

GeoCPM image025.png
Konfigurationsdialog Ausdünnung

Im Beispiel wird der effektivste und gleichzeitig mit dem geringsten Genauigkeitsverlust behaftete Ausdünnungsalgorithmus gewählt, die Dreiecksbasierte Ausdünnung. Genauere Informationen zu den Ausdünnungsalgorithmen entnehmen Sie bitte dem Handbuch. Das Resultat sieht folgendermaßen aus.

GeoCPM image026.png
Konfigurationsdialog Ausdünnung

Wie bereits unter der Abbildung Zuweisen der Partitionsattribute an die Dreiecke geschildert, müssen nach erfolgten Strukturarbeiten, die Bodencharakteristika wieder an die Dreiecke übertragen werden. Dies erfolgt durch den Parallelen Wegealgorithmus.

An dieser Stelle ist das bearbeitete Modell rechnungsfähig.

Quellen und Senken

Im Allgemeinen dienen in einer GeoCPM Berechnung, aus Sicht des Geländemodells, die Kanalschächte, Regeneinläufe und Ähnliches als Wasserzufuhr (Quellen) bzw. als Wasserauslauf (Senken). Die Mengen ergeben sich bei diesen Elementen aus der Berechnung. Zusätzlich haben Sie aber auch die Möglichkeit selbst Quellen und Senken zu definieren und mit einer Ganglinie zu versehen. Diese hängt dann nicht mehr von den Berechnungsergebnissen ab und kann individuell konfiguriert werden.

Konfigurationsdialog Quellen / Senken

Bei der Konfiguration ist zu beachten, dass eine Zu- bzw. Abflusskurve angegeben wird. Die Kurven können in ++SYSTEMS unter Zeitreihen-> Kennlinien -> Kurven angelegt werden.

GeoCPM image027.png
Definition der Kennlinie einer Senke, in diesem Fall eine Tiefgarage

Im Beispiel wird eine Tiefgarage im Modellgebiet als Senke mit begrenzter Wasseraufnahme definiert. Unter Punktfolge kann die Wasseraufnahme im zeitlichen Verlauf definiert werden: X definiert den Zeitpunkt in Sekunden, Y die Aufnahme in Liter pro Sekunde. Im Beispiel würden ab Sekunde 120, 30 Liter pro Sekunde von der Senke aufgenommen. Von Sekunde 180 bis 240 sind wären es 20 Liter pro Sekunde. Ab Sekunde 240 wird kein Wasser mehr aufgenommen. Werden die Y Werte negative definiert (wie im Beispiel) wird eine Senke modelliert. Im Falle von positiven Werten kann eine Quelle erstellt werden.

Setzen einer Quelle / Senke

Eine Quelle wird über das Kontextmenü des Projektbaums wie folgt gesetzt.

GeoCPM image028.png
Setzen einer Quelle/Senke

Beim setzen der Quelle öffnet sich daraufhin der Dialog für Quellen/Senken. Hier können Name, Lage und die Zuflüsse/Abflüsse angegeben werden. Die Abflüsse entsprechen den voher angelegten Kurven.

GeoCPM image029.png
Setzen einer Quelle/Senke

Im Beispiel besitzt die Tiefgarage eine Aufnahemkapazität von 4000m³. Quellen und Senken werden als grünes Dreieck im Geländemodell dargestellt.

GeoCPM image030.png
Darstellung Quelle/Senke im Geländemodell

Berechnungskonfiguration

Sie finden den Dialog für die Berechnungskonfiguration im Kontextmenü des Geländemodellobjekts unter Berechnung und Konfiguration (Berechnung) oder in der Toolbox GeoCPM.

ICON GeoCPM Berechnung Konfiguration.png
GeoCPM image031.png
Bereclnungskonfiguration aufrufen

  • Start und Endzeitpunkt für die Berechnung festlegen. Berechnungsdauer = Endzeitpunkt-Anfangszeitpunkt, hier 30 min.
  • Festlegen aufzuzeichnender Daten: Wichtig für spätere Auswertungen.
  • Festlegen von Versickerungsdaten und Randbedingungen. Hat ein Dreieck einen Wert für die Endversickerung gesetzt greift diese während des gesamten Berechnungsverlaufes, Anfangsversickerung und Rückgangskonstante greifen nur wenn in den Berechnungseinstellungen „verwende detaillierten Versickerungsansatz“ gewählt ist. Soll ohne Versickerung gerechnet werden sind Anfangs.- und Endversickerung auf 0 zu setzen.
  • Koppelungsparameter mit DYNA. In diesem Schritt noch nicht relevant
  • Niederschlag für Oberflächenberegnung


Eine detaillierte Beschreibung aller Einstellungsmöglichkeiten finden Sie im ++SYSTEMS Handbuch.

Berechnung starten - nur GeoCPM

Rechtsklick auf Geländemodell – Berechnung – Berechnung starten. Es wird im Projektordner ein Unterordner mit Namen des Geländemodells angelegt. Darin wird die GeoCPM.ein geschrieben und der Rechenkern GeoCPM.exe gestartet. Im Meldungsfenster und in einem Konsolenfenster werden der Status der Berechnung sowie eventuell auftretende Fehler und Warnungen ausgegeben.

GeoCPM image032.png
Berechnungsstatus im Meldungsfenster

Berechnungsende

Nach Berechnungsende werden die Ergebnisse für maximale Wasserspiegel auf den Dreiecken von ++SYSTEMS eingelesen und können visualisiert werden. In den Dreieckseigenschaften befindet sich nun der relative Wasserstand im Schwerpunkt sowie der absolute Wasserstand über NN. Im Berechnungsverzeichnis werden die Detailergebnisse in unterschiedlichen Dateien abgelegt. Es öffnet sich automatisch nach jeder Berechnung ein Grid für die Bilanzierung der Gesamtmengen für Dyna und GeoCPM.

GeoCPM image033.png
Beispiel einer GeoCPMInfo.aus Datei

GeoCPMMax.aus beinhaltet die Dreiecksnummer mit seinem max. Wasserspiegel. In weiteren Dateien werden Ganglinien zu Füllstand, Durchfluss und Geschwindigkeit, je nach Berechnungseinstellungen, gespeichert.

GeoCPM image034.png
Wasserstand auf Dreieck

GeoCPM Berechnung mit Dyna - bidirektionale Koppelung

Die Verknüpfung des Geländemodells mit dem Kanalsystem erfolgt auf zwei Ebenen: der Verknüpfung von einzelnen Oberflächenelementen und Kanalnetzelemente und der allgemeinen Verknüpfung eines Geländemodells mit einer Hydraulikvariante.

Automatische Verknüpfung der Elemente

Rufen Sie wie in beschrieben den Berechnungskonfigurationsdialog des Geländemodells auf.
GeoCPM image040.png
Schachtverknüpfung in Berechnungskonfiguration

Hier kann die Schachtverknüpfung ausgeschaltet werden (ohne Schachtverknüpfung) oder einer von 3 Automatismen (Einzeldreieck, Dreiecksfläche (m21, Abschnittsverteilt) verwendet werden. Die Berechnungsformel für das Auslauf- bzw. Einlaufvermögen der Kanalelemente (z.B. Schacht, Regeneinlauf, etc.) wird unter Berechnung Q ... angegeben.

Manuelle Verknüpfung von Elementen

Die Aktion Schacht mit Oberfläche verknüpfen ist im Geländemodellkontextmenü unter Schächte, Quellen und Bruchkanten zu finden, oder mit der Toolbox Dreiecke.

ICON GeoCPM Knoten und Oberfläche verknüpfen.png

Klicken Sie hier zuerst den Schacht an, den Sie manuell mit den Oberflächenelementen verknüpfen möchten. Anschließend klicken Sie die Oberflächenelemente hinzu. Die Verknüpfung wird als blaue Linie zwischen Oberflächenelement und Schacht dargestellt.

GeoCPM image041.png
manuelle Verknüpfung Schacht mit Oberfläche

Geländemodell und Hydraulikvariante

Bevor die Berechnung gestartet werden kann muss noch die Zuweisung zwischen Oberflächenmodell und Kanalnetzmodell (Hydraulikvariante) angegeben werden. Diese ist in der Hydraulikvariante untergebracht. Öffnen Sie im Projektbaum unter Auswertungen -‚ Hydraulische Berechnung -‚ Kanalnetzberechnung -‚ Hydraulikvarianten das Kontextmenü der Hydraulikvariante, die Sie mit einem Geländemodell verknüpfen möchten. Im Hydraulikdialog wechseln Sie bitte in den Reiter Transport. Unter GeoCPM können Sie das Geländemodell zuweisen.

GeoCPM image042.png
Transportreiter in Hydraulikvariante

Berechnung des Oberflächenabflusses

Nach der Verknüpfung des Geländemodells und der Kanalnetzberechnung wird die Berechnung wie eine gewöhnliche Kanalnetzberechnung gestartet.Über Rechtsklick auf die jeweilige Hydraulikvariante im Projektbaum und Berechnung ausführen. Alle weiteren Schritte der Berechnung werden vom System automatisch durchgeführt.

Ergebnisdarstellung

Die Darstellung der Berechnungsergebnisse hängt von der gewählten Farbkonfiguration ab. Für die farbliche Darstellung der Geschwindigkeitspfeile greift die gleiche GeoCPM Farbkonfiguration. Wird hier nach Wasserstand eingefärbt greift diese Farbzuweisung an numerische Werte nun auch für die Geschwindigkeit in m/s Die Einfärbung nach maximalem Wasserspiegel stellt einen Zustand dar der so nicht auftritt da die Maximalwerte zu verschiedenen Zeitpunkten auftreten.(Projektbaum:Ansicht:Farbkonfigurationen]. Hier besteht die Möglichkeit der Einfärbung nach dem Wasserstand über den Reiter GeoCPM zu steuern.

GeoCPM image036.png
Farbkonfiguration im Reiter GeoCPM

Das Ergebnis der Einfärbung kann dann im Betrachtungsfenster kontrolliert werden. Wichtig hierfür ist, das in dem Gelänemodell auch der Hacken bei Einfärbung gesetzt ist.

GeoCPM image038-1.png
Ergebnis direkte Beregnung nach Einfärbung

Im Einstellungsdialog des Geländemodelles unter Anzeige erweitert können die Geschwindigkeitspfeile konfiguriert werden.

GeoCPM image037.png
Dialog zum darstellen von Geschwindigkeitspfielen

Die Pfeile beziehen sich daraufhin auf die selben Farbkonfiguration und die darin festgelgte Schritteweise des GeoCPM Wasserstandes.

GeoCPM image038.png
Ergebnisdarstellung mit Geschwindigkeiten

Zeitlicher Verlauf und Momentaufnahme

Standardmäßig stehen nach einer GeoCPM Berechnung nur die maximalen Wasserspiegel in ++SYSTEMS zur Verfügung. Über Berechnungsergebnisse anzeigen – Zeige Momentaufnahmen bzw. Lade Geschwindigkeiten werden diese Ergebnisdaten in ++SYSTEMS nachgeladen. Sind bei dieser Aktion Dreiecke markiert werden nur die Daten zu den markierten Dreiecken eingelesen. Nach einer Berechnung sind die gekoppelten Dreiecke markiert, also vor dieser Aktion alle Dreiecke demarkieren wenn die Daten für alle Dreiecke geladen werden sollen. Einmal geladen werden diese Daten persistent in ++SYSTEMS gespeichert und können mit „Momentaufnahmen und Geschwindigkeiten aus Projekt entfernen“ wieder entfernt werden, will man für die Darstellung wieder die Maximalwerte „Berechnungsergebnisse einlesen.“


ICON GeoCPM Momentaufnahme.png
Detailergebnisse laden

Zeige Momentaufnahmen lädt für jedes Dreieck den Verlauf des Wasserstandes über den Simulationszeitraum. Damit ist es jetzt möglich die Wasserspiegel zu jedem Zeitpunkt darzustellen. Vor dem Laden den Bildschirmausschnitt auf den gewünschten Bereich zoomen da der folgende Steuerungsdialog modal ist und keine anderen Aktionen möglich sind.

GeoCPM image045.png
Zeige Momentaufnahmen

Hier lässt sich die Darstellung für den gewünschten Simulationszeitpunkt einstellen.

Video erstellen

Im Dialog der Momentaufnahme kann über den Zeitraum auch ein Video erstellt werden um die Abflussvorgänge darzustellen. Über Video kann der Ablauf der Simulation aufgezeichnet werden.

GeoCPM image039.png
Dialog Video erstellen

Es können sowohl die Zeitschritte als auch das Format (MPG oder AVI) ausgewählt werden. Das Video wird mit Screenshots im jeweiligen Projektpfad mit einem Ordner video gespeichert.

Ergebnis Video mit Zeitschritt 1 Minute

Kurvenverläufe

Die Funktionen zur Darstellung der hydraulischen Ergebnisse finden Sie im Kontextmenü des Geländemodells unter Berechnungsergebnisse anzeigen oder über die Toolbox Ergebnisse.

  • Durchflusskurven
    ICON GeoCPM Durschflusskurven.png
  • Geschwindigkeitskurven
    ICON GeoCPM Geschwindigkeitskurven.png
  • Höhenstandskurven
    ICON GeoCPM Höhenstandskurven.png
  • Volumen markierter Dreiecke
    ICON GeoCPM Volumen markierte Dreiecke.png

Wählen Sie die Art der Hydraulikkurve, die Sie darstellen möchten. ACHTUNG: es sind nur Hydraulikkurven vorhanden, die Sie zuvor in der Berechnungskonfiguration zur Aufzeichnung angegeben haben. Klicken Sie auf ein beliebiges Element um die Kurve dargestellt zu bekommen.

Über den Bereich, wo der Durchfluss angezeigt werden solll, wird eine Linie mit Anfangs- und Endknoten gezogen.

GeoCPM image043-1.png
Wasserstandskurve von Element 62709

Der Algorithmus geht hier den kürzesten Weg von Anfang- und Ende und summiert alle Abflusskurven der jeweiligen Dreieckskanten auf.

GeoCPM image043.png
Ergebnis für die Durchflusskurve 62709