Fernerkundung - Anwendung - Geologie und Hydrographie

Fernerkundung - Anwendung - Geologie
Leitung: Prof. Dr. Mahdi Motagh

Radar- und optische Fernerkundungstechnologien sind wichtig für ein besseres Verständnis der Prozesse im Zusammenhang mit natürlichen und anthropogenen Geohazards, den Problemen bei der Nutzung der Umwelt z.B. auch beim Abbau von Lagerstätten, der Übernutzung von Grundwasser, dem Verlust von Boden durch Erosion usw. und andere Auswirkungen, die das Handeln auf den menschlichen Lebensraum haben. In den vergangenen Jahren haben sich verstärkt komplexe Interpretationen aus optischen und Radardaten an geologischen Strukturen durchgesetzt (vgl. u. a. Arbeiten zu Erdbeben, Gletscherdynamik, Hangrutschungen, Vulkanen, Subsidence, Grundwasser, Gasreservoirs u.a.). Gleichzeitig hat sich auch die hyperspektrale FE schnell weiterentwickelt. Für die geologische Anwendung bedeutet dies, dass jetzt erstmals die Detektion von Mineralen möglich wird und demnächst operationell verfügbar sein wird. Dazu gibt es eine Vielzahl von Gerätentwicklungen, die die hyperspektrale Anwendung auf geologische Strukturen sowohl im Gelände (Feldspektrometer), im Labor, als auch „airborne“ oder von „space“ aus ermöglicht. Auch durch den bevorstehenden Start von EnMap und ähnlichen Satelliten wird es einen spürbaren Ruck in diesem Sektor geben. Angesichts der vielfachen Querschnittsbeziehungen zwischen Radar, Optik, Hyperspektral, und GIS ergibt sich bei der Interpretation von Fernerkundungsdaten in der Zukunft die Notwendigkeit einer komplexen Herangehensweise. .

Fernerkundung - Anwendung - Hydrographie
Leitung: Dr. Gottfried Mandlburger

Die Erfassung der Unterwassertopografie wird als Hydrographie (griech.: hydor „Wasser“, graphein „schreiben“) oder Bathymetrie (griech.: bathýs „tief“, métron „Maß“) bezeichnet und ist von großer sozioökonomischer und ökologischer Bedeutung. Zu den Anwendungsfeldern zählen u.a. Schifffahrt, Wasserwirtschaft, Gewässerökologie, Hydrobiologie, Gefahrenzonenplanung, Naturgefahrenmanagment, etc. Während die Erfassung von tiefen und trüben Gewässern (Seen, schiffbaren Flüsse, tiefere Küstengewässer) in der Regel mittels Sonarvermessung (Echolot) erfolgt, sind aktive und passive optische Fernerkundungsmethoden zur effizienten und großflächigen Vermessung von klaren seichten Gewässern wie z. B. Alpenflüssen, Uferzonen von stehenden und fließenden Gewässern und Klarwasser-Küstenbereichen geeignet. Dabei kommen folgende flugzeuggetragene Methoden zum Einsatz: (i) Tiefenbestimmung durch Analyse der Radiometrie multispektraler Bilder (ii) Mehrmedienphotogrammetrie und (iii) Laserbathymetrie. Bei der spektralen Tiefenbestimmung werden Reflexionen der Sonnenstrahlung vom Gewässerboden zur Tiefenbestimmung benutzt, indem ein Zusammenhang zwischen Farbe bzw. Grauwerten im Bild und Tiefe aus Referenzmessungen hergestellt wird. Bei der Mehrmedienphotogrammetrie erfolgt die 3D Rekonstruktion durch den Schnitt von zwei oder mehreren Bildstrahlen, die sich im selben Objektpunkt schneiden. Gegenüber der klassischen Photogrammetrie besteht zusätzliche Komplexität durch die Strahlablenkung (Refraktion) an der Wasseroberfläche. Die Laserbathymetrie hingegen ist ein aktives Verfahren basierend auf der Laufzeitmessung von kurzen grüne Laserpulsen. Auch hier muss bei der Datenauswertung der unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht in der Luft und in Wasser sowie der Strahlbrechung an der Grenzschicht Rechnung getragen werden. Die mittels Photogrammetrie und optischer Fernerkundung erzielbaren Messtiefen hängen wesentlich von der Gewässertrübung und der Reflektivität bzw. Struktur des Gewässerbodens ab. Der Arbeitskreis Hydrographie stellt eine Plattform für Weiterentwicklung, und Erfahrungsaustausch zu allen oben genannten Verfahren der Gewässervermessung dar.