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Title
Das Potenzial von UAV-Daten zur Erfassung der Sedimentdynamik : eine Fallstudie aus dem Nationalpark Gesäuse / vorgelegt von Stefan Schöttl BSc
Additional Titles
The potential of UAV-data for surveying sediment dynamics : a case study in the Gesäuse National Park
AuthorSchöttl, Stefan
CensorSulzer, Wolfgang
PublishedGraz, Jänner 2017
Description123 Blätter : Zusammenfassungen (2 Blätter) ; Illustrationen, Diagramme, Karten
Institutional NoteKarl-Franzens-Universität Graz, Masterarbeit, 2017
Annotation
Abweichender Titel laut Übersetzung des Verfassers/der Verfasserin
Zusammenfassungen in Deutsch und Englisch
LanguageGerman
Document typeMaster Thesis
Keywords (GND)Nationalpark Gesäuse / Flugkörper / Geomorphologie
URNurn:nbn:at:at-ubg:1-111054 Persistent Identifier (URN)
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Das Potenzial von UAV-Daten zur Erfassung der Sedimentdynamik [15.42 mb]
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Abstract (German)

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Potenzial von hochaufgelösten UAV-Daten zur Erfassung der Sedimentdynamik. Zu diesem Zweck wurde ein Testgebiet (Langgriesgraben, NP Gesäuse, Österreich) in einem Gerinne mit episodischer Wasserführung und hoher Morphodynamik ausgewählt. Aus den hochaufgelösten UAV Luftbildern (mittlere GSD 2-3cm) von drei Befliegungszeitpunkten wurden mit der SfM-MVS Methode digitale Punktwolken, Geländemodelle und Orthophotos erstellt. Die Software Agisoft Photoscan Professional 1.2.4 kam dabei zum Einsatz und die Georeferenzierung erfolgte über dGPS eingemessene Passpunkte. Die Höhengenauigkeit der erzeugten Raster-Geländemodelle und die Lagegenauigkeit der Orthophotos wurden anhand von dGPS-Einzelpunkten und durch die Berechnung verschiedener statistischer Parameter abgeschätzt. Die dabei erzielte Genauigkeit (z.B. Höhengenauigkeit DGM: 4-7cm RMSE) liegt in dem aus der Literatur erwartbaren Genauigkeitsbereich. Schatten in den Luftbildern führen in weiterer Folge im DGM zu Bereichen mit größerer Unsicherheit. Die digitale Punktwolke und das DGM wurden für drei Testgebiete mit zeitnah erfassten TLS Daten verglichen, wobei die Abweichung zwischen UAV und TLS je nach gewählter Vergleichsmethode und Testgebiet 6-12cm (Perzentil 95 der Abweichungen) beträgt. Auf Basis der erzeugten UAV-Geländemodelle konnte die Oberflächenveränderung im Gerinne durch die DoD Methode unter Verwendung eines minLOD quantifiziert werden. Aufgrund des ermittelten minLOD (14cm) konnte eine signifikante Veränderung auf nur 12% der Gesamtfläche festgestellt werden. Die Deposition (295m) überwiegt im betrachteten Zeitraum (53d) klar die Erosion (163m) von Sediment. Auf Basis der Ergebnisse kann man den Schluss ziehen, dass die eingesetzte Methode SfM-MVS in Kombination mit einem UAV zur Detektion von größeren Änderungsraten geeignet ist, kleine Änderungsraten sich jedoch aufgrund der erzielten Genauigkeit nicht bestimmen lassen.

Abstract (English)

This paper examines the potential of high resolution UAV-data for surveying sediment dynamics. For this purpose, a test area (Langgriesgraben, NP Gesäuse, Austria) was selected in a channel with episodic discharge and high morphodynamics. High resolution UAV images (mean GSD 2-3 cm) from three survey dates were used to derive digital point clouds, digital surface models and orthophotos using the SfM-MVS method. The processing was performed with Agisoft Photoscan Professional 1.2.4. Ground control points, measured with a dGPS, were used for georeferencing. The height accuracy from the raster terrain models and the planar accuracy of the orthophotos were estimated from dGPS measured check points using different statistical parameters. The achieved accuracy (e.g. height accuracy DTM: 4-7cm RMSE) is in the expectable accuracy range found in literature. Shadow areas in the aerial images are leading to areas with higher uncertainty in the derived DTM. The digital point cloud and the DTM were compared with TLS data on three selected test sites. The deviation between UAV and TLS is 6-12cm (percentile 95 of the deviation) depending on the method used for the comparison and test site. It was possible to estimate the surface change in the channel with the derived UAV-terrain models. The DoD method with a minLOD was used to accomplish that task. Based on the calculated minLOD (14cm) a significant change could only be estimated at 12% of the total area. In the observed period (53d) the deposition (295m) predominates the erosion (163m) of sediment. The results show that the used method SfM-MVS in combination with an UAV is able to detect bigger rates of change. Smaller changes, however, are not detectable due to the reached accuracy.

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