@phdthesis{Stark2022, author = {Stark, Manuel}, title = {Chancen und Grenzen der photogrammetrischen Auswertung von luftgest{\"u}tzten Foto- und LIDAR-Aufnahmen f{\"u}r das geomorphologische Prozessverst{\"a}ndnis auf Einzugsgebietsskala in komplexen Terrains}, doi = {10.17904/ku.opus-750}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:824-opus4-7504}, school = {Katholische Universit{\"a}t Eichst{\"a}tt-Ingolstadt}, pages = {XVI, 200 Seiten : Illustrationen, Diagramme, Karten}, year = {2022}, abstract = {Um die langfristige Genese einer Landschaft nachvollziehen zu k{\"o}nnen, ist es n{\"o}tig, die Prozesse vergangener Zeiten bzw. die daraus resultierenden Gel{\"a}ndeformen m{\"o}glichst genau zu rekonstruieren. Neben der Messung aktueller Prozessraten erfordert dies die Integration von historischen Prozessraten aus Messdaten unter vergangenen Umweltbedingungen. In diesem Zusammenhang zeigt sich das große Potential historischer Luftaufnahmen aus verschiedensten Archiven. F{\"u}r Europa sind diese f{\"u}r viele Regionen ab den fr{\"u}hen 1950er Jahren, vereinzelt sogar ab den 1930er Jahren erh{\"a}ltlich. Die potentiell erzielbaren Genauigkeiten topographischer Aufnahmen sind von einer Vielzahl an Faktoren gesteuert. Diese k{\"o}nnen aufgrund unterschiedlicher Sensoren und der individuellen naturr{\"a}umlichen Ausstattung eines jeden Untersuchungsgebietes sehr unterschiedlich sein. Die Qualit{\"a}t der finalen Produkte, im Speziellen die resultierenden Genauigkeiten und Aufl{\"o}sungen (r{\"a}umlich und zeitlich) der H{\"o}hen- und Gel{\"a}ndemodelle, wird vor allem von der Datenaufnahme und -Verarbeitung gesteuert. Bereits ab Mitte des 20. Jahrhunderts wurde damit begonnen Sedimentbilanzen f{\"u}r gesamte Einzugsgebiete zu erstellen, um die Prozessvielfalt und -Interaktion besser zu verstehen. Die Untersuchungen wurden zumeist auf der Hang- oder Plotskala durchgef{\"u}hrt. Mittels Extrapolation konnten so die Sedimentbilanzen f{\"u}r ganze Einzugsgebiete berechnet werden. Diese Arbeiten lieferten wichtige Erkenntnisse in Bezug auf den Sedimenthaushalt in bestimmten Teileinzugsgebieten, konnten aber noch keine detaillierten Aussagen {\"u}ber die r{\"a}umliche und zeitliche Variabilit{\"a}t der geomorphologischen Prozesse liefern. Prozesse geringer Magnituden konnten mit den klassischen analogen Messmethoden nur schwer oder gar nicht gemessen werden. Selbiges gilt f{\"u}r Prozesse hoher Magnitude aber geringer Frequenz, wenn diese nicht im entsprechenden Beobachtungszeitraum auftraten, aber mitunter einen großen Beitrag zum Sedimenthaushalt des Einzugsgebietes leisten und somit das gesamte geomorphologische System beeinflussen k{\"o}nnen. Die rasch voranschreitenden technologischen Entwicklungen im Computersektor und die Kommerzialisierung des Drohnenmarktes ab 2013 er{\"o}ffneten einer Vielzahl von Anwendern aus den verschiedensten Geowissenschaften, im Speziellen aber aus der Geomorphologie, den Zugang zu photogrammetrischen Verfahren. Die vorliegende kumulative Dissertation besch{\"a}ftigt sich mit der Frage nach den Chancen und Grenzen luftgest{\"u}tzter photogrammetrischer Produkte zur Verbesserung des geomorphologischen Prozessverst{\"a}ndnisses komplexer Landschaften auf Einzugsgebietsebene. Die innerhalb der Dissertation enthaltenen sechs Einzelstudien gehen dabei unterschiedlichen methodischen und fachlichen Schwerpunkten nach. Methodisch liegt der Fokus dabei auf der Beurteilung verschiedener UAS-Modelle aus unterschiedlichen Preis- und Gewichtsklassen sowie der Verarbeitung von historischen Luftbilddatens{\"a}tzen mittels der Structure-from-Motion Methode. Neben der Frage nach dem Einfluss verschiedener Aufnahme- und Auswerteparameter auf die Genauigkeit der resultierenden H{\"o}hen- und Gel{\"a}ndemodellen liegt der weitere Fokus auf der Beurteilung langfristiger geomorphologischer Ver{\"a}nderungen in den einzelnen Untersuchungsgebieten (Eichst{\"a}tt, Kaunertal, Toskana). Trotz m{\"o}glichst stabiler Aufnahmebedingungen und -Parameter zeigen die Gel{\"a}ndemodelle der einzelnen UAS unterschiedliche Fehlermagnituden und -auspr{\"a}gungen. F{\"u}r die Modelle XR6, Inspire 2 und Phantom 4 Pro sind die Unterschiede f{\"u}r die meisten geomorphologischen Untersuchungen aufgrund der geringen Standardabweichungen von 5 cm (XR6, Inspire 2 und Phantom 4 Pro) bis 16 cm (Mavic Pro) nicht relevant. Aufgrund der geringen Gr{\"o}ße, des Gewichtsvorteils und der damit einhergehenden Anwenderfreundlichkeit kann der Einsatz des Phantom 4 Pro UAS vor allem in schwer zug{\"a}nglichem Gel{\"a}nde vorteilhaft sein. Auf die Verwendung von UAS mit rolling-shutter-Sensoren (hier: Mavic Pro) sollte aufgrund h{\"o}herer geometrischer Verzerrungen und den daraus resultierenden Problemen bei der Bildverarbeitung mittels SfM-MVS verzichtet werden. Bez{\"u}glich der Verwendung von historischen Luftbildern zeigen alle innerhalb dieser Arbeit enthaltenen Studien die Eignung solcher Datens{\"a}tze zur SfM-MVS basierten Rekonstruktion von Gel{\"a}ndeoberfl{\"a}chen in komplexen Terrains auf Einzugsgebietsebene. Die Analysen zeigen, dass die Inklusion von Linsen-/Kamera-Kalibrierungsparametern in der SfM-MVS-Verarbeitung die Gel{\"a}ndemodellrekonstruktion maßgeblich verbessert. Fehlerhaft rekonstruierte Oberfl{\"a}chen treten vor allem in Datens{\"a}tzen auf, die ohne Kalibrierungsinformationen berechnet wurden auf. In den aus JPEG-Daten berechneten Gel{\"a}ndemodellen sind diese im Vergleich zu den TIFF-Datens{\"a}tzen weit st{\"a}rker ausgepr{\"a}gt, und die TIFF-basierten Modelle weisen deutlich geringere Standardabweichungen auf. Vor allem die Fusion von Ergebnissen aus kurz- und langfristig angelegten Untersuchungen bietet großes Potential, um die Ver{\"a}nderungen in den geomorphologischen Systemen ganzer Einzugsgebiete besser zu verstehen.}, subject = {Orcia}, language = {mul} }