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4D Überwachung von Gletscherrandveränderungen auf der Basis von multitemporalen 3D-Punktwolken

Das Projekt "4D Überwachung von Gletscherrandveränderungen auf der Basis von multitemporalen 3D-Punktwolken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung, Professur für Photogrammetrie durchgeführt. In Folge des globalen Klimawandels zeigen Gletscher weltweit signifikante, teilweise massive Veränderungen, die vor allem durch einen Rückzug der Gletscherfront und eine Ausdünnung gekennzeichnet sind, was beides einem Verlust an Eismasse entspricht. Das Gletschermonitoring konzentriert sich oft auf die Messung des Rückzugs (oder Vorstoßes) der Gletscherfront als Indikator für klimatische Veränderungen, der aus monoskopischen Satelliten-, Luft- oder terrestrischen Bildern gewonnen werden kann. Während die Frontlage von Gletschern, die ins Meer oder in einen See kalben, in der Regel gut in Bildern erkannt werden kann, ist die Frontlage von schuttbedeckten oder Blockgletschern oft nur schwer zu erkennen und gehört zu den Hauptfehlerquellen in der Gletscherinventarisierung. Das Projekt zielt auf die Entwicklung photogrammetrischer Methoden zur zuverlässigen Kartierung schuttbedeckter Gletscherfrontlagen ab. Der Anwendungsschwerpunkt liegt dabei auf Hochgebirgsgletschern, da diese sehr sensibel mit dem Klimawandel interagieren und in einigen Gebieten einen überproportionalen Rückzug aufweisen. Bekannte Verfahren setzen dafür Bildsegmentierungs- und Klassifizierungstechniken unter Einsatz verschiedener Spektralbänder ein, welche in Bezug auf schuttbedeckte Gletscher jedoch nur mäßig gut funktionieren. Eine Lösung liegt in der raumzeitlichen Erweiterung des 2D-Bildraums und somit in einem 4D-Ansatz: Während es oft nahezu unmöglich ist, den Rand eines schuttbedeckten Gletschers in 2D-Bildern abzugrenzen, können durch Gletscherrückzug (oder -vorstoß) induzierte Höhenänderungen in multitemporalen 3D-Oberflächenmodellen, erzeugt aus stereoskopischen Bildpaaren, zuverlässig erkannt werden und somit die jeweilig vorherige Randlage. Zur Inventarisierung stagnierender Gletscher wird der Ansatz um das Tracking von Oberflächenmerkmalen erweitert, um Randbereiche durch Segmentierung von statischen und dynamischen Gletscherteilen zu detektieren. Die Methoden werden in Bezug auf verschiedene Maßstäbe entwickelt, die von Satellitenbildern mittlerer Auflösung über hochauflösende Satellitenbilder und Luftbilder bis hin zu UAV-Bildern (unbemanntes Luftfahrzeug) reichen. Zur Validierung sind aktuell drei Studiengebiete mit unterschiedlichen räumlichen Ausdehnungen und Charakteristika vorgesehen, wenngleich die Anwendbarkeit der Verfahren nicht auf diese beschränkt sind: Bellinghausen Dome, King George Island (Antarktis) Aletsch-Gletscher, Alpen (Schweiz) Skeioararjökull, Vatnajökull (Island)

DSG 'Umweltmonitoring und -management'

Das Projekt "DSG 'Umweltmonitoring und -management'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Institut für Geowissenschaften und Geographie, Arbeitsgruppe Geoökologie durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Durchführung eines zweijährigen deutschsprachigen Studienganges 'Umweltmonitoring und - management'. Dieser Aufbaustudiengang soll auch der Entwicklung und Vorbereitung zur Umstellung zum Bachelor- und Master- System an der Altai-Universität dienen. Der Studiengang hat drei übergeordnete Ziele: Ziel 1: Befähigung russischer Absolventen zum Umweltmonitoring mittels natürlicher Indikatoren sowie im Gelände und im Labor (aber auch aus anderen Geo-Informationsquellen z.B. Luft-/Satellitenbildern) erhobener Daten. Besonders wichtig ist dabei, die in Russland nur sehr schwach entwickelte Datenerhebung im Gelände - Feldinstrumentierung - als Methodenschwerpunkt modernen geographischen Arbeitens in das Bewusstsein zu rücken. Entsprechend der natürlichen und nutzungsbedingten regionalen Voraussetzungen (überwiegend ackerbaulich, aber auch weidewirtschaftlich genutzte Steppen, Waldsteppen) bilden die Identifikation (change detection) von nutzungsbedingten Veränderungen der (natur-) landschaftlichen Bedingungen, vor allem Degradations- bzw. Desertifikationsphänomene ein herausgehobenen Interessenfeld. Bezüglich der Landschaftshaushaltsprozesse erscheinen in diesem Zusammenhang die Erfassung und Bewertung von Veränderungen des Bodenwasserhaushalts, der Wechselwirkungen zwischen Art /Intensität der Nutzung - Witterung - Degradtations/Desertifikation sowie Folgewirkungen für die Ertrags- aber auch Abflussbildung ebenso als ein Hauptgegenstand der Ausbildung, wie hieraus ableitbare Maßnahmen für eine standortgerechtere (umweltschonendere) Landnutzung bzw. Ökosystemregeneration. Ziel 2: Die gewählte Hochschule - die Altai-Universität Barnaul - hat als 'Einzugsgebiet' für die Studierende auch den Deutsch-Nationalen-Rayon. Hieraus ergibt sich das Ziel mit dem vorgesehenen Aufbaustudiengang insbesondere auch junge Russlanddeutsche zu fördern, um ihnen mit Hilfe der Spezialausbildung besondere Chancen auf dem dortigen Arbeitsmarkt zu eröffnen. Durch Praktika und Übungen sollen die Absolventen auch mit deutschen Einrichtungen bekannt gemacht werden, die entsprechende Mess-/ Monitoringtechnik nutzen oder herstellen, um diese Kontakte bei der späteren Berufsausübung pflegen und entwickeln zu können. Ziel 3: Die Arbeitsgruppe 'Geoökologie', deren Mitarbeiter in den DSG involviert sind, bearbeiten gerade die Abschlussdokumente für ein BMBF-gefördertes Verbundprojekt, das in der Kulunda-Steppe. Im falle des Zustandekommens dieses Verbundprojektes können die besten Studierenden eine direkte Einbindung in die damit verbundenen interdisziplinären Forschung und Qualifikationsmaßnahme für Nachwuchswissenschaftler und exzellente Studierende erfahren. Dadurch sollen sie sowohl ihre Fach- wie auch ihre Sprachkenntnisse lernend und forschend anwenden und erweitern.

Bestimmung von Flaechennutzung und Flaechennutzungsaenderung mittels fernerkundlicher Methoden

Das Projekt "Bestimmung von Flaechennutzung und Flaechennutzungsaenderung mittels fernerkundlicher Methoden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung e.V. durchgeführt. Im Rahmen der Projektarbeit wurden drei wichtige Methoden der Bestimmung der Flaechennutzungsaenderung auf Basis von Landsat-TM-Satellitenbilddaten hinsichtlich ihres Leistungsvermoegens untersucht und verglichen: a) eine bitemporale multispektrale Klassifikation mit Ueberlagerung der Klassifikationsergebnisse, b) die Differenz der Vegetationsindizes sowie c) der interpretative Bildvergleich. Waehrend a und c vergleichbar gute Ergebnisse liefern, sind die Ergebnisse von b durch einen erheblichen Anteil von falsch positiven und falsch negativen Ausweisungen bestimmt.

Weiterentwicklung und Anwendung von Fernerkundungsmethoden zum Monitoring von Landschaftszustand und Landschaftsentwicklung (Change detection)

Das Projekt "Weiterentwicklung und Anwendung von Fernerkundungsmethoden zum Monitoring von Landschaftszustand und Landschaftsentwicklung (Change detection)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V., Institut für Landschaftssystemanalyse durchgeführt. Zielsetzung: Methodenentwicklung zur Nutzung optischer Fernerkundungsdaten zum Landschaftsmonitoring, Ableitung von Eingangsdaten und Validierung von Regionalmodellen zur Simulation des Wasserhaushaltes und der Primärproduktion.

Integration von Fernerkundungsdaten und zusaetzlichen Daten

Das Projekt "Integration von Fernerkundungsdaten und zusaetzlichen Daten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Österreichisches Forschungszentrum Seibersdorf GmbH durchgeführt. Die Arbeit beschaeftigt sich mit dem Vergleich von Satellitenbilddaten und einer bestehenden vektoriellen Realnutzungskartierung im Raum Wien. Als Verarbeitungsmethode fuer die Satellitenbilddaten wird die Spectral Mixture Analysis eingesetzt. Untersucht wird die grundsaetzliche Eignung der Spectral Mixture Analysis und der verwendeten Datenbestaende in Hinblick auf die Entwicklung eines Change Detection Systems fuer urbane Raeume. Ergebnisse: 1. Bestaetigung, dass die Spectral Mixture Analysis fuer die Unterscheidung von verschiedenen Nutzungsarten geeignet ist. 2. Change Detection Karte vom NO Wiens, in der die Gebiete ausgewiesen sind, in denen es zwischen 1986 und 1991 Verbauungszunahmen gegeben hat.

SAR-Dateninterpretation in bergigem Gelaende fuer geooekologische Anwendungen

Das Projekt "SAR-Dateninterpretation in bergigem Gelaende fuer geooekologische Anwendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Zürich, Geographisches Institut durchgeführt. A method is developed for the applications of ERS-1 SAR images for snowcover determination in high mountain areas. It is based on a radiometric correction to remove the relief induced distortions, and by generating a new synthetic image, using the optimal resolution approach (ORA). The resulting image contains the fully interpretable parts of two crossing orbits. A comparison of SAR derived snow signatures with optical imagery and with ground truth information led to the conclusion, that a coarse snowcover discrimination can be made by taking several limitations into account, namely: a)no discrimination is possible between wt soil and wet snow and b) the detection of snow can be carried out only in wide open areas. In addition, due to rugged terrain, layover effects require images from at least two crossing orbits. The low local spatial resolution in sloped areas also limits the accuracy of the snowcover discrimination. Leading Questions: Systematic improvement of the methodology to interpret SAR-satellite data for geoecological applications in high mountain areas.

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