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Entwicklung von Methoden zur Erfassung hydromorphologischer Strukturen aus Vermessungsdaten

Pflum, Annika (2021):
Entwicklung von Methoden zur Erfassung hydromorphologischer Strukturen aus Vermessungsdaten. (Publisher's Version)
Darmstadt, Technische Universität, DOI: 10.26083/tuprints-00017840,
[Master Thesis]

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Item Type: Master Thesis
Status: Publisher's Version
Title: Entwicklung von Methoden zur Erfassung hydromorphologischer Strukturen aus Vermessungsdaten
Language: German
Abstract:

Die flächenhafte Erfassung von Gewässerstrukturen ist für verschiedene hydromorphologische Fragestellungen von Bedeutung. Luftgestützte Fernerkundungsdaten bieten die Möglichkeit, eindeutige Strukturgrenzen anhand von messbaren Parametern zu bestimmen und somit den Aufwand zeit- und kostenintensiver Geländekartierungen zu reduzieren. In der vorliegenden Arbeit wurden die Potenziale hochaufgelöster Digitaler Geländemodelle sowie hochaufgelöster multispektraler Luftbilddaten für die Entwicklung von automatisierten Auswertungsverfahren zur objektiven und reproduzierbaren Strukturerfassung untersucht.

Anhand eines Untersuchungsgebietes am Rhein nahe dem Naturschutzgebiet „Kühkopf-Knoblochsaue“ wurden verschiedene geometrische und radiometrische Parameter geprüft. Zur geometrischen Abgrenzung von Böschungen, Rinnen, Wällen und Senken wurde auf Basis von bestehenden Verfahren zur Bruchkantenextraktion eine Methodik entwickelt, um anhand des Parameters Krümmung Strukturabgrenzungen in Form von Ober- und Unterkanten zu erstellen. Die in der Literatur nicht eindeutig definierte Böschungsoberkante des Ufers wurde auf diese Weise ebenfalls objektiv verortet und die Lage- und Höhengenauigkeit anhand von terrestrisch vermessenen Oberkantenpunkten bestätigt. Die Uferböschung wurde in einem nachfolgenden Arbeitsschritt durch eine neigungsbasierte Methodik klassifiziert, wodurch eine Unterscheidung flacherer und steilerer Uferbereiche sowie die Detektion besonderer Uferformen, z.B. Stufenufern, möglich war. Die Erfassung von Auengewässern, Totholz, Bänken und ufernahen Sohlstrukturen kann mithilfe von Verfahren der computergestützten Bildanalyse und -klassifikation erfolgen, deren Potenziale in der vorliegenden Arbeit vorgestellt werden.

Insgesamt kommen die Untersuchungen zu dem Ergebnis, dass die Entwicklung einer weitgehend automatisierten Gewässerstrukturkartierung möglich ist, Fachexpertise bei der fachgerechten Anwendung ist jedoch unabdingbar.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage

The areal registration of water structures is important for various hydromorphological questions. Airborne remote sensing data provide the possibility to determine unambiguous structure boundaries based on measurable parameters and thus the possibility to reduce the effort of time-consuming and cost-intensive terrain mapping. In this thesis, the potential of high-resolution digital terrain models as well as high-resolution multispectral aerial image data for the development of automated procedures for objective and reproducible structure detection were investigated.

Based on an investigation area at the river Rhine, near the nature reserve "Kühkopf-Knoblochsaue", different geometric and radiometric parameters were examined. For the geometric delineation of slopes, channels, embankments and depressions, a methodology was developed based on existing procedures for break line extraction in order to create structure delineations in the form of upper and lower edges using the parameter curvature. The top of bank slope, which is not clearly defined in the literature, was objectively located this way, and the location and height accuracy was confirmed using terrestrially surveyed top of bank points. In a subsequent step, the bank slope was classified by a slope-based methodology, which allows the differentiation of moderate and steep bank slopes as well as the detection of special bank forms, e.g. stepped banks. The detection of floodplain waters, woody debris, sediment bars and near-shore bed structures can be performed using computer-aided image analysis and classification techniques, the potentials of which are presented in this paper.

Altogether, the investigations conclude that the development of a largely automated hydromorphological structure mapping is possible, but expert knowledge in the professional application is indispensable.

English
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 550 Geowissenschaften
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: 13 Department of Civil and Environmental Engineering Sciences > Institute of Hydraulic and Water Resources Engineering
13 Department of Civil and Environmental Engineering Sciences > Institute of Hydraulic and Water Resources Engineering > Hydraulic Engineering
Date Deposited: 26 Apr 2021 12:09
Last Modified: 26 Apr 2021 12:09
DOI: 10.26083/tuprints-00017840
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-178409
Additional Information:

Hydromorphologie, Gewässerstruktur, Reliefanalyse, Digitales Geländemodell, DGM, multispektrale Luftbilddaten, luftgestützte Fernerkundung, GIS, hydromorphology, terrain analysis, Digital Elevation Model, DEM, multispectral aerial imagery, airborne remote sensing

Referees: Lehmann, Prof. Dr. Boris
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/17840
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