Grossflächige hochaufgelöste Schneehöhenkarten aus digitalen Stereoluftbildern

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1 Grossflächige hochaufgelöste Schneehöhenkarten aus digitalen Stereoluftbildern Christian Ginzler 1, Mauro Marty 1 & Yves Bühler 2 1 Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL 2 WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF

2 Warum sind Informationen zu Schneehöhen wichtig? Schneehydrologie Schneewasseräquivalent (SWE) Energiegewinnung Schmelzwasserabschätzungen Lawinenforschung Massenabschätzung Windverfrachtung Lawinenauslösung Ökologie Wann apern Flächen aus? Ausbreitung der Pflanzen Habitatsmodellierung

3 Untersuchungsgebiet Wannengrat / Dischmatal 50 km 2 / 135 km m ü. M. Hochalpin Steil, und felsdurchsetzt Gut zugänglich vom SLF Viele Referenzmessungen

4 Untersuchungsgebiet 12 Fluglinien (Winter) (Sommer) (Winter) April 2013 (Winter) Schneemengen Region Davos: 2010: unterdurchschnittlich 2012: überdurchschnittlich 2013: durchschnittlich -> Vergleiche!

5 Flugzeugscanner ADS80-SH82 Field of View: 64 Pixel: 6 µm CCD Zeile: Räumliche Auflösung: Radiometrische Auflösung: Spektrale Auflösung: ~ 0.25 m 12-bit 4 Kanäle pan: nm -16/0/27 blue: nm -16/0 green: nm -16/0 red: nm -16/0 nir: nm -16/0

6 Flugzeugscanner ADS80-SH82 Bei analogen Aufnahmen kam es oft zu Überstrahlungen

7 Flugzeugscanner ADS80-SH82 Die hohe radiometrische Auflösung ermöglicht auch in sehr hellen Schneeflächen noch einen grossen Detailreichtum.

8 Flugzeugscanner ADS80-SH82 Die hohe radiometrische Auflösung ermöglicht auch in sehr hellen Schneeflächen noch einen grossen Detailreichtum.

9 Photogrammetrie SocetSet5.6 (BAE-Systems) Einteilung des Stereobereiches in Kacheln von 500m x 500m

10 Resultate

11 Resultate: Wannengrad

12 Resultate: Wannengrad Schneehöhe

13 Genauigkeitsabschätzung DTM Sommer: LiDAR - Photogrammetrie * Ausreisserelimination: µ ± 3*RMSE ADS - ALS Mittelwert * Standard Abweichung* Max./Min.* 0.18 m 0.29 m 3.06 m / m Bühler, Y.; Marty, M.; Ginzler, C., 2012: High resolution DEM generation in High- Alpine terrain using airborne remote sensing techniques. Trans. GIS 16, 5:

14 Genauigkeitsabschätzung DTM Sommer: Einfluss Hangneigungen auf Abweichung Foto: Lisa Dreier Hangneigung [ ] Mittelwert [m]* Standardabweichung [m]* NMAD [m]

15 Hangneigungen Testgebiet Wannengrat Hangneigung [ ] - Untersuchungsgebiete zum Teil sehr steil (> 50 ) ungenaue fotogrammetrische Modellierung - In Hängen steiler als 50 wird nur sehr wenig Schnee akkumuliert

16 Schneehöhenkarte Testgebiet Wannengrat Schneehöhen - Grate und Rücken abgeblasen - Mulden gefüllt - Westhänge (Luv) weniger Schnee als Osthänge (Lee) - In steilen Gebieten (>50 ) starke Überschätzung der Schneehöhe Ausreisser methodologische Einschränkung der Fotogrammetrie

17 Schneehöhenkarte Testgebiet Dischmatal (Detail)

18 Vergleich mit Referenzmessungen: 1. DGNSS Leica GPS Erwartete Genauigkeit besser als 5cm Punkte Vergleich ADS Winter DSM mit Leica GPS 1200 Messungen: µ = 0.20m Median = 0.26m Stdev = 0.34 Foto: Lisa Dreier

19 Vergleich mit Referenzmessungen: 2. TLS Terrestrial Laser Scanner - Riegel LPM Sommer & Winter Scan -> Schneehöhen Pixel (1m Auflösung) - Erwartete Genauigkeit besser als 20cm Mittlere Schneehöhe Standard Abweichung TLS ADS Diff. 2.29m 2.36m 7cm 0.95m 0.94m 1cm µ = 0.06m Schneehöhe ADS minus Stdev = 0.33 Schneehöhe TLS TLS ADS

20 Fazit Stereokorrelation mit Sensordaten ADS80 ist auf Schnee (Neuschnee) erfolgreich. Schneehöhen können räumlich hochaufgelöst, kontinuierlich mit einer Genauigkeit von +/- ein Pixel (~ 25 cm) gemessen werden (waldfreie Gebiete). Grenzen der Methode bei Hangneigungen > 50. Schwierige Identifikation von Passpunkten im verschneiten Gelände.

21 Grossflächige hochaufgelöste Schneehöhenkarten aus digitalen Stereoluftbildern Danke für Ihre Aufmerksamkeit Christian Ginzler 1, Mauro Marty 1 & Yves Bühler 2 1 Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL 2 WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF

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