Difference between revisions of "TimeSeriesMapping/hydrology/en"

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[[File:Zeitreihenzuordnung Parametertyp.jpg|thumb|250px|View of "Time Series Management"]]
Die Modellverwaltung von KalypsoHydrology wurde um die Konfiguration und Verwaltung von Modellen zur Erzeugung gebietsbezogener Zeitreihen (kurz Gebietsmodelle = GM) erweitert. Ein GM definiert dabei im allgemeinen Sinn die Generierung einer Zeitreihe zu einem Teileinzugsgebiet (z.B. Niederschlag). Daneben findet sich weiterhin die Möglichkeit für bestimmte Datentypen (z.B. Zufluss) eine direkte Zuordnung zwischen Zeitreihe und Modellelementen (z.B. Knoten) zu definierten.
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The Model Management of KalypsoHydrology is enhanced by the configuration and management to generate area-based time series (in German: “Gebietsmodell” = GM). A GM in a general sense is the generation of a time series of a sub-catchment (for example, precipitation). In addition, there is still the possibility for certain types of data (for example, flow) is a direct correlation between time series and defined model elements (for example, node).
  
Die Zeitreihenzuordnungen werden dabei unabhängig von den Simulation definiert und können in verschieder Kombination verwendet werden. Die Zeitreihenzuordnung verwendet als Eingangsdaten die Zeitreihen aus der [[Zeitreihen/hydrology/de|Zeitreihenverwaltung]] ).
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The time series assignments are defined independently of the simulation and can be used in different combination. The time series assignment is used as input data, from the [[Zeitreihen/hydrology/de|Time series management]].
Eine einmal definierte Zuordnung kann für die Erzeugung beliebiger Rechenvarianten wiederverwendet werden. Die bisher notwendige aufwändige manuelle Zuordnung von Teileinzugsgebieten zu (Niederschlags-, Temperatur- und Verdunstungs-) Zeitreihen entfällt.  
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A defined assignment can be reused for the generation of any calculation variants. The previously (till Kalypso version 12) required time-consuming manual assignment of sub-catchments to (Precipitation, Temperature and Evaporation) time series are deleted.
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When you create a simulation variation the user assigns time series arrangements. For each simulation, a set of time-series arrangements ''GM''(such as Precipitation, Evaporation, Temperature, Flows etc.) must be indicated. The data time series (for example, Rainfall) are generated during the computing time and automatically stored within the simulation data and the references.
  
Beim Anlegen einer Simulation ordnet der Anwender die zu verwendenden Zeitreihenzuordnungen bzw. Gebietsmodelle aus. Für jede Simulation muss ein Satz von Zeitreihenzuordnungen (Niederschlag, Verdunstung, Temperatur, Zuflüsse, usw.) angegeben werden. Die für die Berechnung benötigten Zeitreihen (z.B. Niederschläge) werden zur Rechenzeit vom GM teilgebietsbezogen generiert und automatisch innerhalb der Simulationsdaten abgelegt und referenziert.
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Since the assignments are re-evaluated for each simulation, changes to the underlying time series within the time series management (for example, extending a time series, correction of individual values, etc.) are automatically updated.+
  
Da die Zuordnungen bei jeder Simulation neu ausgewertet werden, werden Änderungen an den zugrunde liegenden Zeitreihen innerhalb der Zeitreihenverwaltung (z.B. Verlängern einer Zeitreihe, Korrektur von Einzelwerten u.ä.) automatisch aktualisiert.
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In the '''Time series Managements''' view, the creation of new models or time series arrangement are carried out. For the possible arrangements, the type of arrangement from the list for the time series can be selected:
 
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*Area models - Grass evaporation [mm]
In der Ansicht '''Zeitreihen-Zuordnungen''' erfolgt die Erstellung neuer Gebietsmodelle oder Zeitreihenzuordnungen. Für die möglichen Zuordnungen kann die Art der Zuordnung aus der Liste '''Zeitreihen-Zuordnungen''' ausgewählt werden:
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*Area models - Medium temperature [° C]
*Gebietsmodelle - Grasverdunstung [mm]
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*Area models - Precipitation [mm]
*Gebietsmodelle - Mittlere Temperatur [°C]
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*Time series assignment – water level measurement
*Gebietsmodelle - Niederschlag [mm]
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*Time series assignment - open water evaporation
*Zeitreihenzuordnung - Pegelmessung
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*Time series assignment - inflow node
*Zeitreihenzuordnung - Speicherverdunstung
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*Zeitreihenzuordnung - Zufluss Knoten
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== einfache Zeitreihenzuordnungen ==
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==Simple Time Series Assignment==
[[File:Hydrology_Dialog_Zeitreihenzuordnung.png|thumb|250px|Bearbeiten einer  "Zeitreihenzuordnung"]]
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[[File:Hydrology_Dialog_Zeitreihenzuordnung.png|thumb|250px|Bearbeiten einer  "Time Series Management"]]
Bei einer einfachen Zeitreihenzuordnung (Pegelganglinien, Zuflüsse und Speicherverdunstung) erfolgt eine eine-zu-eins Zuordnung zwischen einer Zeitreihe aus der [[Zeitreihen/hydrology/de|Zeitreihenverwaltung]] und einem Modellelement. Sowohl beim neu Anlegen als auch beim Editieren erhält der Anwender einen Dialog, in welchem alle Modellelemente (z.B. Modellknoten bei der Zuordnung der Pegelmessung) in einer Tabelle aufgelistet werden. Durch Doppelklick in die zweite Spalte der Tabelle kann die zuzuordnende Zeitreihe ausgewählt werden.
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In a simple time series arrangement (water level hydrographs, inflows and open water evaporation) is carried out at a one-to-one mapping between a time series from the [[Zeitreihen/hydrology/de|Time Series Assignment]] and a model element. During the new time series assignment or when editing a time series assignment at any model element (for example, water level measurement is assigned to a model node ) is shown by a dialogue, in which all elements are listed in a table. By double-clicking in the second column of the table, the attributable time series can be selected.  
  
 
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== Gebietsmodelle ==
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== Time Series Area Models ("GM") ==
Ein Gebietsmodell definiert die Zuordnung einer (Niederschlags-)Zeitreihe zu einem Teileinzugsgebiet. Dabei können grundsätzlich die teileinzugsbezogenen Zeitreihen auf beliebige Art generiert werden.
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A Time Series Area Model defines the mapping of (Precipitation) time series with a sub catchment. It can be generated in different ways.The following methods are implemented currently in Kalypso:
  
Implementiert sind zur Zeit seitens Kalypso die folgenden Verfahren:
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[[File:Zeitreihenzuordnung Bearbeite Gebietsmodell.jpg|thumb|250px|Dialog to create new ("New Area Model (Linear sum)") or editing a Time Series Area Model type ''Linear Sum'']]
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; Linear Sum
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: Combine a multiple output time series [[Zeitreihen/hydrology/de|Time Series Management]])over linear factors for Time Series Area Model. For each time step ''i'' a Time Series Area Model is calculated as follows: ''tg (i) = sum (fn * tzn (i))'' with:
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:* ''tg'' the area time series,
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:* ''i'' the time step,
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:* ''tz1'' bis ''tzn'' the input (measurement) time series and
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:* ''f1'' bis ''fn'' whose linear factors
  
[[File:Zeitreihenzuordnung Bearbeite Gebietsmodell.jpg|thumb|250px|Dialog zum Neu Anlegen ("Neues Gebietsmodell (Lineare Summe)") oder Editieren eines Gebietsmodells vom Typ ''Lineare Summe'']]
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; Lineare Summe
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[[File:Zeitreihenzuordnung Bearbeite Gesamtgebietsmodell.jpg|thumb|250px|Ansicht zu "New Total Time Series Area Model"]]
: Kombination einer/mehrere Ausgangszeitreihen (aus der [[Zeitreihen/hydrology/de|Zeitreihenverwaltung]]) über Linearfaktoren zur Gebietszeitreihe. Jeder Zeitschritt ''i'' einer Gebietszeitreihe wird wie folgt berechnet: ''tg(i) = Summe( fn * tzn(i) )'' mit:
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; Total  Time Series Area Model
:* ''tg'' die Gebietszeitreihe,
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: (Temporal) combination of several (sub) –catchment models. For the formation of long-term Time Series Area Models for the long-term calibration  a simple domain model is not sufficient, because the incoming (measurement) data may not be fully available for longer periods (reading failures, construction and conversion of stations, etc.). For this purpose, a validity period are assigned to each Time Series Area Model (optional). A variable surplus time for the total area of the model can then be defined by combining a plurality of such Time Series Area Model.
:* ''i'' den Zeitschritt,
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: Thus, the defined total area of the model can be used like a normal Time Series Area Model to generate a computational variant. For a total Time Series Area Model found in the formation of an area time series for each time step the current Time Series Area Model (GM)can be used.
:* ''tz1'' bis ''tzn'' die Eingangs-(Mess-)Zeitreihen und
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:* ''f1'' bis ''fn'' deren Linearfaktoren
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[[File:Zeitreihenzuordnung Bearbeite Gesamtgebietsmodell.jpg|thumb|250px|Ansicht zu "Neues Gesamtgebietsmodell"]]
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The Actions ''New Time Series Area Model'' (Linear sum) or ''New Total Time Series Area Model'' are respectively applied to new Time Series Area Models in which the user can edit all parameters in detail. When editing a Time Series Area Model via the appropriate action in the view of properties of the Time Series Area Model, the same editing options appear.  
; Gesamtgebietsmodell
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: (Zeitliche) Kombination mehrerer (Teil-)Gebietsmodelle. Für die Bildung von langjährigen Gebietszeitreihen bei der Langzeitkalibrierung reicht ein einfaches Gebietsmodell i.d.R. nicht aus, da die eingehenden (Mess-)daten üblicherweise nicht vollständig für längere Zeiträume vorliegen (Messwertausfälle, Neu- bzw. Umbau von Stationen usw.). Zu diesem Zweck kann jedem Gebietsmodell (optional) zusätzlich ein Gültigkeitszeitraum zugewiesen werden. Durch Kombination mehrerer solcher zeitbezogener Gebietsmodelle kann dann ein über die Zeit variables Gesamtgebietsmodell definiert werden.
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: Ein solchermaßen definiertes Gesamtgebietsmodell kann wie ein normales Gebietsmodell zur Erzeugung einer Rechenvariante verwendet werden. Für ein solches Gesamt-GM wird bei der Bildung einer Gebietszeitreihe für jeden Zeitschritt das jeweils gültige GM verwendet.
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Über die Aktionen ''Neues Gebietsmodell (Lineare Summe)'' bzw. ''Neues Gesamtgebietsmodell'' werden entsprechend neue Gebietsmodelle angelegt, der Anwender kann in diesem Fall alle Parameter in Detail bearbeiten. Beim Editieren eines Gebietsmodell über die entsprechende Aktion in der Ansicht ''Eigenschaften'' des GM erscheinen die gleichen Editieroptionen.  
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{{Info_tip|The input fields of ''Time step [min]'' and ''Timestamp [hh: mm: ss] (only daily data)'' must be completed in the dialogue by Edit the Time Series Area Model (see Figure view [[:File:Zeitreihenzuordnung_Bearbeite_Gebietsmodell.jpg|''New Time Series Area Model (Linear sum")'']]), otherwise later the simulation cannot be completed. At a time stamp of 7:30 (e.g. for DWD data), the values are one daily dates. For another time stamp, the data is used for the specified day.}}
  
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{{Info_tip|Time Series Area Models of grass evaporation and mean temperature are created only once for the long-term and short-term simulation variations with the daily value timestamp.}}
{{Info_tip|Die Felder ''Zeitschritt [min]'' und ''Zeitstempel [hh:mm:ss] (nur Tageswerte)'' des Dialogs ''Bearbeite Gebietsmodell'' (siehe Abbildung [[:File:Zeitreihenzuordnung_Bearbeite_Gebietsmodell.jpg|''Ansicht zu "Neues Gebietsmodell (Lineare Summe")'']]) müssen ausgefüllt werden, da sonst später die Simulation abbricht. Bei einem Zeitstempel von 7:30 (DWD Messdaten) werden die Werte um einen Tag zurück datiert. Bei einer anderen Zeitangabe, werden die Daten für den angegebenen Tag angerechnet.
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}}
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{{Info_tip|Gebietsmodelle Grasverdunstung und mittlere Temperatur werden nur einmal für die Langzeit und Kurzzeitrechenvarianten mit dem Tageswert Zeitstempel erstellt.}}
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== Automatische Ermittlung der Linearfaktoren ==
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== Automatic determination of the linear factors for Time Series Area Models  ==
  
Zusätzlich zur manuellen Eingabe der Linearfaktoren kann eine Zuordnung über die Lage der Mess-)Stationen erfolgen., falls diese eingegeben wurde. Zurzeit stehen hierzu zwei Verfahren zur Verfügung:
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In addition to the manual entry of the linear factors and arrangement carried out at the stations  of the measurement, currently two methods are available:
  
 
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[[File:Zeitreihenzuordnung Thiessen Verfahren.jpg|thumb|250px|Ansicht zu "Neues Gebietsmodell (Lineare Summe) durch Thiessen Methode"]]
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[[File:Zeitreihenzuordnung Thiessen Verfahren.jpg|thumb|250px|View to''New Time Series Area Model (linear sum) by Thiessen method''.]]
; Ermitteln der Linearfaktoren mit der Thiessen Methode
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; Determine the linear factors with the Thiessen method
: Bei der Thiessen-Methode wird für jede zu verwendende Station das Thiessen-Polygon ermittelt. Die Linearfaktoren für ein Teilgebiet berechnen sich dann aus dem flächengewichteten Anteil der Überschneidung jedes Thiessen-Polygons mit der Teilgebietsfläche.  
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: With the Thiessen method, the Thiessen polygons are determined for each station. The linear factors for a sub-catchment are then calculated from the area-weighted proportion of the overlapping of each Thiessen polygon with the proportional sub-catchment area.  
 
   
 
   
 
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[[File:Zeitreihenzuordnung Inverse Distanz Gewichtungs-Verfahren.jpg|thumb|250px|Ansicht zu "Neues Gebietsmodell (Lineares Summe) durch Inverse Distanz Gewichtungs-Verfahren (IDW)"]]
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[[File:Zeitreihenzuordnung Inverse Distanz Gewichtungs-Verfahren.jpg|thumb|250px|View to ''New Time Series Area Model  (Linear sum) by inverse distance weighting method (IDW)'']]
; Ermitteln der Linearfaktoren mit der IDW-Methode
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; Determine the linear factors with the IDW method
: Die Inverse-Distanzmethode (Inverse Distance Method) bestimmt die Linearfaktoren indem zunächst die ''n'' nächsten Stationen zu einem Teilgebiet ermittelt werden. Die Linearfaktoren berechnen sich dann jeweils als das Reziprok der Distanz zwischen Teilgebiet und den Stationen.  
+
: The inverse distance method (Inverse Distance Method) determines the linear factors first by ''n'' next stations assigned to a sub-catchment. The linear factors are then calculated in each case according to the partition of the distance between sub-catchment and the stations.  
: Der Modellierer kann auswählen, wie viele Stationen (='n') maximal bei den IDW-Verfahren pro Teileinzugsgebiet verwendet werden sollen.
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: The modeller can select how many stations (= 'n') to be used as maximum for the IDW method per sub-catchments.
  
 
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Der Anwender kann bei beiden Verfahren auswählen, welche Zeitreihen für die Ermittlung der Linearfaktoren berücksichtigt werden sollen.
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The user can select which time series are to be taken into account for determining the linear factors in both processes. In both methods, the sum of the linear factors for each sub-catchment is normalized to 1 (= 100%).
Bei beiden Verfahren wird die Summe der Linearfaktoren für ein Teileinzugsgebiet auf 1 normiert.
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{{Info_tip|Die Felder ''Gültig von'' und ''Gültig bis'' des Dialogs ''Thiessen Verfahren'' (siehe Abbildung [[:File:Zeitreihenzuordnung Thiessen Verfahren.jpg|''Ansicht zu "Neues Gebietsmodell (Lineare Summe) durch Thiessen Methode"'']]) müssen ausgefüllt werden. Hierdurch findet eine Überprüfung statt, ob die hinterlegten Zeitreihen für alle Stationen den (Gültigkeits-)Zeitraum abdecken oder ein Gesamtmodell aus mehreren Gebietsmodellen erstellt werden soll, um die vorliegenden Zeitreihen optimal zu nutzen.  
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{{Info_tip|The fields ''valid from'' and ''valid to'' in the dialogue of the Thiessen method (see Figure view to [[:File:Zeitreihenzuordnung Thiessen Verfahren.jpg|'' View to  "New Time Series Area Model (Linear sum) by Thiessen method"'']]) are required. It should be checked whether, the stored time series data covered by all stations are valid for the calculation time (validity). The alternative is an overall Time Series Area Model of multiple area models to be created in order to optimally utilize the available time series.
 
}}
 
}}
  
 
[[Category:Hydrology/en]]
 
[[Category:Hydrology/en]]
 
{{Languages|Mapping of Time Series/hydrology}}
 
{{Languages|Mapping of Time Series/hydrology}}

Revision as of 19:57, 17 February 2017

Contents

Mapping of Time Series

View of "Time Series Management"

The Model Management of KalypsoHydrology is enhanced by the configuration and management to generate area-based time series (in German: “Gebietsmodell” = GM). A GM in a general sense is the generation of a time series of a sub-catchment (for example, precipitation). In addition, there is still the possibility for certain types of data (for example, flow) is a direct correlation between time series and defined model elements (for example, node).

The time series assignments are defined independently of the simulation and can be used in different combination. The time series assignment is used as input data, from the Time series management. A defined assignment can be reused for the generation of any calculation variants. The previously (till Kalypso version 12) required time-consuming manual assignment of sub-catchments to (Precipitation, Temperature and Evaporation) time series are deleted. When you create a simulation variation the user assigns time series arrangements. For each simulation, a set of time-series arrangements GM(such as Precipitation, Evaporation, Temperature, Flows etc.) must be indicated. The data time series (for example, Rainfall) are generated during the computing time and automatically stored within the simulation data and the references.

Since the assignments are re-evaluated for each simulation, changes to the underlying time series within the time series management (for example, extending a time series, correction of individual values, etc.) are automatically updated.+

In the Time series Managements view, the creation of new models or time series arrangement are carried out. For the possible arrangements, the type of arrangement from the list for the time series can be selected:

  • Area models - Grass evaporation [mm]
  • Area models - Medium temperature [° C]
  • Area models - Precipitation [mm]
  • Time series assignment – water level measurement
  • Time series assignment - open water evaporation
  • Time series assignment - inflow node

Simple Time Series Assignment

Bearbeiten einer "Time Series Management"

In a simple time series arrangement (water level hydrographs, inflows and open water evaporation) is carried out at a one-to-one mapping between a time series from the Time Series Assignment and a model element. During the new time series assignment or when editing a time series assignment at any model element (for example, water level measurement is assigned to a model node ) is shown by a dialogue, in which all elements are listed in a table. By double-clicking in the second column of the table, the attributable time series can be selected.

Time Series Area Models ("GM")

A Time Series Area Model defines the mapping of (Precipitation) time series with a sub catchment. It can be generated in different ways.The following methods are implemented currently in Kalypso:

Dialog to create new ("New Area Model (Linear sum)") or editing a Time Series Area Model type Linear Sum
Linear Sum
Combine a multiple output time series Time Series Management)over linear factors for Time Series Area Model. For each time step i a Time Series Area Model is calculated as follows: tg (i) = sum (fn * tzn (i)) with:
  • tg the area time series,
  • i the time step,
  • tz1 bis tzn the input (measurement) time series and
  • f1 bis fn whose linear factors
Ansicht zu "New Total Time Series Area Model"
Total Time Series Area Model
(Temporal) combination of several (sub) –catchment models. For the formation of long-term Time Series Area Models for the long-term calibration a simple domain model is not sufficient, because the incoming (measurement) data may not be fully available for longer periods (reading failures, construction and conversion of stations, etc.). For this purpose, a validity period are assigned to each Time Series Area Model (optional). A variable surplus time for the total area of the model can then be defined by combining a plurality of such Time Series Area Model.
Thus, the defined total area of the model can be used like a normal Time Series Area Model to generate a computational variant. For a total Time Series Area Model found in the formation of an area time series for each time step the current Time Series Area Model (GM)can be used.

The Actions New Time Series Area Model (Linear sum) or New Total Time Series Area Model are respectively applied to new Time Series Area Models in which the user can edit all parameters in detail. When editing a Time Series Area Model via the appropriate action in the view of properties of the Time Series Area Model, the same editing options appear.

Automatic determination of the linear factors for Time Series Area Models

In addition to the manual entry of the linear factors and arrangement carried out at the stations of the measurement, currently two methods are available:

View toNew Time Series Area Model (linear sum) by Thiessen method.
Determine the linear factors with the Thiessen method
With the Thiessen method, the Thiessen polygons are determined for each station. The linear factors for a sub-catchment are then calculated from the area-weighted proportion of the overlapping of each Thiessen polygon with the proportional sub-catchment area.
View to New Time Series Area Model (Linear sum) by inverse distance weighting method (IDW)
Determine the linear factors with the IDW method
The inverse distance method (Inverse Distance Method) determines the linear factors first by n next stations assigned to a sub-catchment. The linear factors are then calculated in each case according to the partition of the distance between sub-catchment and the stations.
The modeller can select how many stations (= 'n') to be used as maximum for the IDW method per sub-catchments.

The user can select which time series are to be taken into account for determining the linear factors in both processes. In both methods, the sum of the linear factors for each sub-catchment is normalized to 1 (= 100%).

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