Rekonstruktion von Gletscherständen aus georeferenzierten, historischen Postkarten

Transkript

1 Rekonstruktion von Gletscherständen aus georeferenzierten, historischen Postkarten Master Arbeit HS 2011, Ladina Steiner (ETH Bibliothek Zürich, Bildarchiv)

2 Rekonstruktion von Gletscherständen aus georeferenzierten, historischen Postkarten Postkarten Einzelne, terrestrische Bilder mit unbekannten Kameraparameter Georeferenziert? Noch nicht! (ETH Bibliothek Zürich, Bildarchiv) Gletscherstände: Positionen der Gletscherzunge 2

3 Ausgangslage Weltweite Gletscherrückgänge Bsp.: Gletscher in Patagonien Qualitativ: Von Auge erkennbar (ETH Bibliothek Zürich, Bildarchiv) Bsp.: Rhonegletscher, Kt. Wallis

4 Ausgangslage Weltweite Gletscherrückgänge Heute: Quantitative Beschreibung durch Daten verschiedener Vermessungsverfahren möglich Früher: Diese Daten waren noch nicht erhoben historische Bilder / Postkarten nutzen! 4

5 Problemstellung Bilder/Postkarten sind aber nicht georeferenziert Wenig Software dazu auf dem Markt WSL Bellinzona entwickelt eine neue Software Software «WSL Monoplotting Tool» 5

6 Ziele Rekonstruktion von früheren Gletscherständen am Beispiel des Rhonegletschers Evaluierung der Genauigkeit der verwendeten Software Genauigkeitsuntersuchungen der rekonstruierten Zungenstände Relativ anhand unterschiedlicher Datengrundlagen Absolut Vergleich mit Referenzdaten Visualisierung der Gletscherzungenstände 6

7 Interessengebiet Rhonegletscher Liegt im Oberwallis Gehört zu den Berner Alpen 9 km lang, 2.5 km breit Reicht bis 2200 m.ü.m. Quelle der Rhône Ausgewählt da, Gut erreichbar Viele Daten und Bilder vorhanden Einfache Topographie Quelle: map.geo.admin.ch 7

8 VORGEHEN UND METHODIK 1. Datenbeschaffung 2. Auswertung 3. Erstellen der Produkte 8

9 Vorgehen - Datenbeschaffung Suche nach vorhandenen Daten Bilder Höhenmodelle Orthophotos / Landeskarten Daten aus gleichem Jahr benötigt Nur 3 mögliche Jahre übrig (1874, 1929, 2009) Referenzdaten: Bereits existierende Positionen der Rhonegletscherzunge in den gewünschten Jahren 9

10 Vorgehen Auswertung Georeferenzierung anhand der Software WSL Monoplotting Tool Georeferenzierung der Bilder von: (ETH Bibliothek Zürich, Bildarchiv) (VAW ETHZ) 10

11 Software «WSL Monoplotting Tool» Monoplotting Tool zur Georeferenzierung von terrestrischen Schrägaufnahmen Basiert auf der Methode des räumlichen Rückwärtsschnittes Bestimmt die optischen und geografischen Parameter der Kamera 11

12 Software WSL Monoplotting Tool 12

13 Vorgehen Auswertung 1. Relative Genauigkeit Georeferenzierung der Bilder anhand Höhenmodellen aus mehreren Jahren und unterschiedlichen topografischen Zustände 2. Absolute Genauigkeit Vergleich der rekonstruierten Gletscherzungen mit Referenzdaten 13

14 Vorgehen Auswertung 1. Relative Genauigkeit Georeferenzierung der Bilder mit genaustem Höhenmodell (DHM 2010) Georeferenzierung der Bilder mit Höhenmodell, welches der Topografie des Zustandes des Bildes entspricht (aus dem gleichen Jahr) Höhenmodelle 1874 und 1929 nur auf den Gletscher zugeschnitten, d.h. unbrauchbar für Georeferenzierung! Approximation durch Verwendung des DHM25 14

15 Vorgehen Auswertung 1. Relative Genauigkeit Auswertung der Bilder mit genaustem Höhenmodell (DHM 2010) Bild 2009 Höhenmodell 2010 Orthophoto 2010 Bild 1929 Höhenmodell 2010 Orthophoto 2010 Bild 1874 Höhenmodell 2010 Orthophoto 2010 Auswertung der Bilder mit Höhenmodell, welches der Topografie des Zustand des Bildes entspricht (aus dem gleichen Jahr) Bild 1929 Höhenmodell DHM25 Orthophoto 2010 Bild 1874 Höhenmodell DHM25 Orthophoto

16 RESULTATE Genauigkeiten der rekonstruierten Zungenstände Rekonstruierte Zungenstände 16

17 Resultate Genauigkeiten der rekonstruierten Zungenstände Relativ Absolut Jahre 1874, 1929 und 2009 Rekonstruierte Zungenstände Jahre 1874, 1919, 1929, 1951 und

18 Genauigkeiten der rekonstruierten Zungenstände Grundlage Kamera Kalibrierung Absolute Genauigkeit [m] RMS [m] RMS [px] Mean Max Min Range DHM Jahr m 36 m 36 m 6 m 100 m 18

19 Genauigkeiten der rekonstruierten Zungenstände Jahr Grundlage Kamera Kamera Kalibrierung Absolute Genauigkeit [m] [m] RMS RMS [m] [m] RMS RMS [px] [px] Mean Mean Max Max Min MinRangeRange 1874 DHM Jahr m 25 m 40 m 40 m 15 m 19

20 Genauigkeiten der rekonstruierten Zungenstände Jahr Grundlage Kamera Kamera Kalibrierung Absolute Genauigkeit [m] [m] RMS RMS [m] [m] RMS RMS [px] [px] Mean Mean Max Max Min MinRangeRange 1874 DHM Jahr 2009 LK Stand 2007! 10 m 1 m 34 m (VAW ETHZ) 20

21 PRODUKTE Gedruckte Karte Webkarte 21

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23 Webkarte Demo Mittwoch, 18. Januar 2012 Institut für Kartografie und Geoinformation 23

24 SCHLUSSFOLGERUNGEN UND AUSBLICK 24

25 Schlussfolgerungen Postkarten bekannten Einzelne, terrestrische Bilder mit unbekannten Kameraparameter Georeferenziert? Ja! Gletscherstände Es ist möglich! 25

26 Schlussfolgerungen «WSL Monoplotting Tool» Jahr Kamera Kalibrierung Absolute Genauigkeit [m] RMS [m] RMS [px] Mean Max Min Range Gute Möglichkeit, um terrestrische Schrägaufnahmen zu georeferenzieren Genaue Resultate (durchschnittlich 10 Meter) 26

27 Ausblick Relativer Vergleich Analyse des Einflusses des verwendeten Höhenmodells Höhenmodelle der Jahre 1874 und 1929 generieren Vergleich mit den Auswertungen anhand des Höhenmodells 2010 Rekonstruktion der Gletscherstände aufgrund von Zeichnungen, Aquarellen Reichen zeitlich weiter zurück Erweitern der Funktionen der Webkarte Daten als WMS einbinden Aktualität Schwer georeferenzierbar 27

28 ENDE Fragen? 28

29 Software WSL Monoplotting Tool 29

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33 Probleme 33