Fernerkundung im Hochgebirge

VU THGK
SoSe 2014
Berthold Schöbitz
a0607849
Fernerkundung im Hochgebirge
Nutzen von Fernerkundungsdaten
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Kartierung: Ist- Situation

Zeitreihen: Veränderungen (Monitoring): Gletscherveränderungen, Permafrostmonitoring,
Monitoring instabiler Hänge / Felswände

Modellierung von Entwicklungen: Vergangenheit und Zukunft
Unterscheidung aktive / passive Systeme
Passive Systeme zeichnen die von der Erdoberfläche reflektierte Sonnenstrahlung bzw. die
Eigenstrahlung der Erdoberfläche auf (z.B. Multispektralkameras). Gute Ergebnisse nur bei
entsprechenden Bedingungen erzielbar (Wolkenfreiheit!)
Aktive Systeme senden elektromagnetische Strahlen aus (Laser, Mikrowellen, Schall) und erfassen
die reflektierten Anteile. Diese Systeme sind annähernd wetterunabhängig (Radar) bzw. bis zu einem
gewissen Grad auch bei Schlechtwetter einsetzbar (Laser).
Erschwernisse beim Einsatz von Fernerkundung im Gebirge
Große Reliefunterschiede:
Beschattung (Einfluss auf Beleuchtung & Reflexion der Oberfläche)
Steilheit (Einfluss auf Geometrie – Reliefversatz)
Stauwirkung & Konvektion: Aufnahme optischer Daten bei Bewölkung unmöglich (Wolkenschatten)
Sichtflüge nur bei geeignetem Wetter möglich
Radar möglich, in Gebirgsregionen schwierig: Zugewandte Hänge gekürzt / überhängend,
abgewandten Hänge: Radar- Schatten
Kleinstrukturiertheit (gerade auch bei Felswänden): hohe geometrische Auflösung der Daten nötig
Schneebedeckung: einige Systeme liefern schlechte Ergebnisse bei Schneebedeckung
Zusätzlich Felswände: hohe Steilheit, vertikal bis überhängend
Vorstellung unterschiedlicher Fernerkundungsmethoden
Satellitenbasierte Fernerkundung:
Reliefunterschiede
Abhängigkeit vom Wetter
geometrische Auflösung
Schneebedeckung
ungünstiger Aufnahmewinkel
Optische Sensoren großteils nicht, zB RADAR möglich
kaum brauchbar für kleinstrukturierte Reliefformen wie
Felswände, geometrische Auflösung im 10er-m Bereich;
vertikale Genauigkeit m – 10er m
Teilweise
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Berthold Schöbitz
a0607849
Luftbild- Photogrammetrie:
Reliefunterschiede
Abhängigkeit vom Wetter
geometrische Auflösung
Schneebedeckung
Auswertung schwierig, Aufnahmerichtung
annähernd Senkrecht
Sichtflüge nur bei geeignetem Wetter
möglich, oft nur kleine Zeitfenster für
Befliegungen
gut genug
geeignet
Airborne Laserscanning:
Reliefunterschiede
Abhängigkeit vom Wetter
geometrische Auflösung
Schneebedeckung
Öffnungswinkel meist nur 60°Nadir
Sichtflüge nur bei geeignetem Wetter
möglich, oft nur kleine Zeitfenster für
Befliegungen
gut genug
einige Scanner speziell dafür
Zusätzlich: Aufwändige Flugroutenplanung (annähernd gleiche Höhe über der Erdoberfläche für
einzelne Linien angestrebt, Abschattungen durch mehrmalige Befliegungen aus unterschiedlichen
Richtungen zu minimieren), generierte Daten durch flachen Auftrittswinkel der Laserstrahlen auf
steile Felswände nicht optimal (schleifende Schnitte).
Terrestrisches Laserscanning:
Reliefunterschiede
Abhängigkeit vom Wetter
geometrische Auflösung
Schneebedeckung
bei geeignetem Standort
bis zu einem gewissen Grad auch bei
Schlechtwetter möglich
gut genug
einige Scanner speziell dafür
Zusätzlich: Zu Erfassende Gebiete oft nicht gut zugänglich -> Einsatz von terrestrischen Laserscannern
nicht möglich.
Kombinierbar mit Digitalkamera um generierte Punktwolke einzufärben.
Scan2Map
Reliefunterschiede
Abhängigkeit vom Wetter
geometrische Auflösung
Schneebedeckung
Dank Flugeinschaften von Helikoptern auch
Senkrechte / überhängende Felswände gut
erfassbar
Wetter muss für Hubschrauberflüge geeignet
sein
gut genug
einige Scanner speziell dafür
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Berthold Schöbitz
a0607849
Zusätzlich: Kombination von Laserscanner und Digitalkamera auf Helikopter
Option Aufnahmerichtung zu wählen (Nadir oder Schräg)
Aufgenommene Daten direkt Georeferenziert
Flugroutenplanung sehr Aufwendig, ständige gute Verbindung zu GPS- Satelliten nötig.
Speziell in engen Tälern schwer.
System im Flug manuell vom Operator ausgerichtet, Laser relativ geringe Reichweite
(typische Flughöhe 200 – 400m)
Tachymetrie:
Sehr genaue Daten, liefert nur Punktwerte
Flächenmäßiges Erfassen der Geländeformen nicht in gleichem Ausmaß möglich,
Problem der Zugänglichkeit
UAVs
Gerade im Kommen, spezielle Laserscanner werden entwickelt/sind bereits am Markt
Beispiele
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Periodische Überwachung einer Felsnase auf deren Bewegung durch die Flotron AG, südlich
von Meiringen
(http://www.geomatik.ch/fileadmin/redaktion/download/2008/Fach/FA_3_2008_1.pdf)
Vermessung von Naturgefahren durch bsf swissphoto (http://www.bsfswissphoto.com/user_websites/bsf/files/267/201110_NaturgefahrenMonitoring_ZLG2011.pdf)
Geodätisches Monitoring von Felswänden durch AVT (http://www.ovn.tugraz.ac.at/documents/AHORN2011/S2_4_Markowski.pdf)

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