Výpočet a interaktivní zobrazování povodí

Abstract

Tato bakalářská práce představuje kompletní pipeline pro odvození vysoce podrobných rastrových směrů toku pomocí integrace digitálního modelu terénu (DTM) a hydrografických vektorových dat z OpenStreetMap (OSM). Cílem je zvýšit přesnost a detailnost modelování směru toku kombinací přístupů založených na výškových datech a topologii vodních toků. Za tímto účelem jsou navrženy dva vlastní algoritmy: upravená metoda celulárního automatu pro výpočet toku na základě výšky terénu a hierarchický algoritmus pro určení směru proudění uvnitř vodních ploch na základě propojení vodních cest. Projekt zahrnuje rozsáhlé předzpracování obou datových zdrojů, včetně úpravy DTM a rasterizace OSM dat, následované vytvořením databáze reprezentující hierarchie vodních toků. Tyto datové sady jsou následně sloučeny do jednotného rastrového modelu směru toku. Součástí práce je také vývoj jednoduché webové aplikace pomocí knihoven React a Leaflet.js, která uživatelům umožňuje interaktivní vizualizaci vypočtených tokových linií a povodí. Navržené řešení řeší běžná omezení modelování toku založeného pouze na DTM, zejména nepřesnosti uvnitř vodních prvků.

This thesis presents a complete pipeline for deriving high-resolution flow direction rasters by integrating a Digital Terrain Model (DTM) with hydrographic vector data from OpenStreetMap (OSM). The objective is to enhance the accuracy and detail of flow direction modeling by combining elevation-based and topology-based approaches. To achieve this, two custom algorithms are introduced: a modified cellular automata method for terrain-based flow calculation, and a hierarchical drainage algorithm for resolving flow within water bodies based on waterway connectivity. The project involves extensive preprocessing of both data sources, including DEM conditioning and OSM rasterization, followed by the construction of a spatial database to represent waterway hierarchies. These datasets are then merged to produce a unified flow direction raster that captures both natural and mapped hydrological patterns. A lightweight web application built with React and Leaflet.js is also developed, allowing users to interactively visualize computed flow paths and catchment areas. The proposed solution addresses common limitations in DEM-only flow modeling, mainly inaccuracies inside water features.