D4 Präzisionsgeomorphologie und Topographie

Thema

Die geomorphologische Präzisionsvermessung zielt darauf ab, Veränderungen der Geländehöhe im Millimeter- bis Zentimeterbereich zu erfassen, um die in anderen Dokumenten dieser Reihe beschriebenen Prozesse der Erosion, Ablagerung und Massenbewegung zu quantifizieren.

Beim luftgestützten Laserscanning werden Laserimpulse von einem Flugzeug oder Hubschrauber ausgesendet und die Laufzeit jedes Impulses gemessen. Aus dieser Laufzeit lässt sich ein digitales Geländemodell mit einer Auflösung zwischen 25 Zentimetern und 2 Metern und einer vertikalen Genauigkeit zwischen 5 und 15 Zentimetern erstellen. Dieses Scanverfahren kann auch Vegetation durchdringen und den darunterliegenden Boden freilegen.

Bodengestütztes Laserscanning, durchgeführt von festen Punkten am Boden, erreicht eine deutlich höhere Auflösung im Millimeterbereich bei Entfernungen von bis zu einem Kilometer. Gerade diese Bodennähe ermöglicht es diesem Verfahren, einen Detailgrad zu erzielen, der aus der Luft nicht erreichbar ist. Die mit Drohnen durchgeführte Photogrammetrie verarbeitet hingegen Fotos, die sich zu mehr als 80 Prozent überlappen. Genau dieser hohe Grad an Überlappung ermöglicht es einer dreidimensionalen Rekonstruktionstechnik, basierend auf der scheinbaren Bewegung zwischen aufeinanderfolgenden Fotografien, eine Punktwolke zu erstellen, deren Qualität mit der von Laserscanning vergleichbar ist.

Der Vergleich zweier zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommener digitaler Geländemodelle erlaubt die Quantifizierung der Sedimentbilanz eines gesamten Beckens oder Hangs: Bereiche mit Höhenzunahme zwischen den Messungen deuten auf Sedimentablagerung hin, während Bereiche mit Höhenabnahme Erosion anzeigen.

Die Unsicherheit in diesem Vergleich digitaler Geländemodelle pflanzt sich statistisch fort, und genau diese Unsicherheitsfortpflanzung ermöglicht es, signifikante Höhenänderungen von Messrauschen zu unterscheiden. So hinterlässt die geomorphologische Präzisionstopografie – von den Millimetern und Zentimetern am Anfang dieses Dokuments bis zum Messrauschen am Ende, über luftgestütztes und terrestrisches Laserscanning sowie Drohnenphotogrammetrie – messbare Spuren von Erosion, Ablagerung und Massenbewegung in der Geländehöhe.

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