Die Arbeit entstand im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Sonderforschungsbereichs 268 „Kulturentwicklung und Sprachgeschichte im Naturraum Westafrikanische Savanne“ – Teilprojekt D5. Sie knüpft eng an die bisher behandelten Fragestellungen bezüglich der aktuellen Landschaftsentwicklung (siehe ALBERT 2002; MÜLLER 2003) in dem stark anthropo-zoogen überprägten sahelischen Raum an.
Aktuell ist im sahelischen Arbeitsgebiet, dem nördlichen Oudalan Burkina Fasos (siehe Abb. 30), eine Zerschneidung der weiträumig dominierenden Glacis-Rumpfflächen, der spätpleistozänen pedogenetisch verfestigten Altdünenzüge, sowie der Sandrampen an Inselberghängen durch Gully-Systeme zu beobachten. Diese Landschaftseinheiten unterliegen einem starken Nutzungsdruck, vor allem durch den Hirseanbau im Bereich der Altdünenzüge und die Weidenutzung in der gesamten Region. Die sich dadurch verringernde Vegetationsbedeckung erhöht die Erosionsanfälligkeit des Bodens. HUDSON (1995: 285) definiert Gullies als “...a steep-sided eroding watercourse which is subject to intermittend flash floods”.
Wie schnell der Prozess der Gully-Erosion voranschreitet und welche Austragsmengen sich ergeben, soll beispielhaft an zwei Gully-Systemen, im Glacis und in einer Sandrampe ausgebildet, untersucht werden. Die Analyse bedient sich der Methode des großmaßstäbigen Luftbild-Monitorings mit einem Fesseldrachen (siehe Kap. 3.1). Während drei Geländephasen (Juli & Dezember 2000, Dezember 2001) wurden im Nordosten von Burkina Faso über 2500 Luftbilder von vier Gully-Systemen aus etwa 130 m Höhe erstellt, die deren jeweilige Ausdehnung dokumentieren. In dieser Arbeit soll geklärt werden, in wie fern die moderne photogrammetrische Software (Leica Geosystems „Leica Photogrammetry Suite“ und „Stereo Analyst“) die manuelle und automatische Erstellung von dreidimensionalen Geländemodellen sowie eine anschließende Austragsvolumenberechnung auf Basis dieser Bilder ermöglicht. Die detaillierte Kenntnis der Austragsmenge zunächst einzelner Systeme könnte einen wichtigen Beitrag zur offenen Fragestellung: „Welchen Anteil hat die Gully- Erosion am Gesamterosionsgeschehen?“ leisten.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Problemstellung
- Ziel der Arbeit
- Aktueller Forschungsstand
- Gully-Bildung und -Entwicklung
- Einflussfaktoren der Gully-Entwicklung
- Gully-Typen und -Entwicklungsgeschwindigkeiten
- Gully-Erosionskontrolle und -Vermeidung
- Folgen und Bedeutung der Gully-Erosion für das Gesamterosionsgeschehen
- Untersuchungsmethoden
- Geographische Grundzüge des Untersuchungsraumes
- Geologischer Bau
- Präquartäre Klima- und Reliefentwicklung
- Quartäre Klima- und Reliefentwicklung
- Pleistozän
- Holozän
- Rezente Klimabedingungen
- Großräumiges Klima
- Klimavariabilität im Sahel
- Das Klima im Arbeitsgebiet
- Hydrographie
- Böden
- Bodenbildung in den Tropen
- Quartäre Böden und Sedimente
- Die Böden im Arbeitsgebiet
- Vegetation
- Die Vegetation im Arbeitsgebiet
- Vegetationsveränderungen
- Aktuelle Geomorphodynamik
- Untersuchungsstandorte
- Methoden
- Großmaßstäbiges Luftbild-Monitoring mit dem Fesseldrachen
- Maßstabsfrage und Anwendungsbereiche
- Historische Entwicklung der unbemannten Luftbildphotographie
- Prinzip der Fesseldrachenbefliegung
- Primärdatenerhebung – Passpunktvermessung
- Photogrammetrische Grundlagen zur Bildorientierung und Auswertung
- Das Modell der Zentralperspektive
- Analog/Digital-Wandlung
- Geometrisches und radiometrisches Auflösungsvermögen
- Scannertypen und geometrische Genauigkeit
- Prinzipien des stereoskopischen Sehens
- Stereoskopische Visualisierungstechniken
- Koordinatensysteme
- Orientierungsparameter
- Innere Orientierung
- Äußere Orientierung
- Relative Orientierung durch Verknüpfungspunkte
- Absolute Orientierung durch Passpunkte
- Aerotriangulation
- Darstellung und Speicherung von Höheninformationen
- Höhenmatrizen
- Triangular Irregular Networks (TINs)
- Manuelle Stereomessung und -kartierung
- Automatischen DGM-Erstellung
- Besonderheiten der verwendeten großmaßstäbigen Luftbilder und ihre photogram�metrischen Auswirkungen
- Ergebnisse: Zweidimensionale Veränderungskartierung des Gully�Wachstums
- Gully Gorom
- Gully Inselberg-Gorom
- Ergebnisse: Scanner-Tests
- Ergebnisse: Vom Dia zum orientierten Bilderblock in LPS
- Auswahl und Digitalisierung der Bilddaten
- Anlegen einer Blockdatei in LPS
- Parameter der inneren Orientierung
- Kamera und Kamerakalibrierung
- Zuordnung der Rahmenmarken im Bild
- Parameter der äußeren Orientierung
- Einfügen von Passpunkten
- Generierung von Passpunkten für die Monitoring-Zeitpunkte Juli und De�zember 2000
- Einfügen von Verknüpfungspunkten
- Bündelblockausgleich
- Allgemeine Einstellungen
- Punktgenauigkeiten
- Innere Orientierungsgenauigkeiten
- Äußere Orientierungsgenauigkeiten
- Erweiterte Einstellungen
- Interpretation der Triangulationsergebnisse
- Triangulation Summary
- Der Triangulationsreport
- Gully Gorom
- Monitoring-Zeitpunkt Dezember 2001
- Monitoring-Zeitpunkt Dezember 2000
- Monitoring-Zeitpunkt Juli 2000
- Gully Inselberg-Gorom
- Monitoring-Zeitpunkt Dezember 2001
- Monitoring-Zeitpunkt Dezember 2000
- Ergebnisse: DGM-Erstellung
- Manuelle DGM-Erstellung mit Stereo Analyst am Beispiel Gully Inselberg�Gorom
- Erstellen eines neuen Feature-Projektes
- 3D-Kartierung im quad buffered-Stereomodus mit Shutterbrille
- Analyse der Kartierungsergebnisse: Programmschwächen und Kartie�rungsgenauigkeiten
- Automatische DGM-Erstellung mit LPS
- Allgemeine Einstellungen
- Erweiterte Einstellungen
- Mosaikierung, Genauigkeiten und Fehler der 3D-Modelle des
Monitoring-Zeitpunktes Dezember 2001
- Gully Gorom
- Gully Inselberg-Gorom
- Dreidimensionale Darstellung der Luftbildmosaike des Monitoring�Zeitpunktes Dezember 2001
- 3D-Modellerstellung für die Monitoring-Zeitpunkte Dezember und Juli 2000
- Vergleich der automatisch generierten Geländemodelle mit der manuellen 3D-Kartierung
- Manuelle DGM-Erstellung mit Stereo Analyst am Beispiel Gully Inselberg�Gorom
- Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die vorliegende Arbeit setzt sich zum Ziel, die dreidimensionale Auswertung von großmaßstäbigen Luftbildern zu untersuchen, die im Rahmen des DFG-Sonderforschungsbereichs 268 „Kulturentwicklung und Sprachgeschichte im Naturraum Westafrikanische Savanne“ erstellt wurden. Insbesondere soll die Quantifizierung des Austragsvolumens von zwei Gully-Systemen im Sahel Burkina Fasos mithilfe von photogrammetrischer Software ermöglicht werden.
- Bewertung der Genauigkeit und Anwendbarkeit der Methode des großmaßstäbigen Luftbild-Monitorings mit dem Fesseldrachen zur Erfassung von Gully-Erosion.
- Analyse der Herausforderungen und Möglichkeiten bei der Verwendung moderner photogrammetrischer Software (LPS und Stereo Analyst) für die Erstellung von dreidimensionalen Geländemodellen.
- Untersuchung des Einflusses unterschiedlicher Scannertypen und Programmeinstellungen auf die Genauigkeit der Triangulation und DGM-Erstellung.
- Beurteilung der potenziellen Anwendungsbereiche und Limitationen der dreidimensionalen Auswertung für die quantitative Analyse von Gully-Erosion.
- Einbezug der Ergebnisse in das DFG-Forschungsprojekt MOGUL zur Verbesserung der Methodik des Gully-Monitorings.
Zusammenfassung der Kapitel
Die Arbeit beginnt mit einer Einleitung, die die Problemstellung der Gully-Erosion im Sahel Burkina Fasos erläutert. Anschließend werden die Ziele der Arbeit sowie der aktuelle Forschungsstand zum Thema Gully-Bildung, -Entwicklung und -Einflussfaktoren dargestellt. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Beschreibung der hydrogeographischen, pedologischen und vegetationskundlichen Gegebenheiten des Untersuchungsraumes. Die Methoden der großmaßstäbigen Luftbildphotographie mit dem Fesseldrachen sowie die photogrammetrischen Grundlagen der digitalen Bildverarbeitung und Auswertung werden detailliert beschrieben. Abschließend werden die Ergebnisse der zweidimensionalen Veränderungskartierung und der dreidimensionalen Modellierung zweier Gully-Systeme präsentiert und die Qualität der Ergebnisse diskutiert. Die Arbeit schließt mit einer Zusammenfassung und einem Ausblick auf zukünftige Forschungsschwerpunkte.
Schlüsselwörter
Gully-Erosion, Sahel, Burkina Faso, Luftbild-Monitoring, Fesseldrachen, Photogrammetrie, digitale Bildverarbeitung, Leica Photogrammetry Suite (LPS), Stereo Analyst, Geländemodell, Sedimentaustrag, Landdegradation, Desertifikation.
- Großmaßstäbiges Luftbild-Monitoring mit dem Fesseldrachen
- Quote paper
- Annika Wachsmuth (Author), 2005, Gully-Monitoring im Sahel Burkina Fasos: Methodische Aspekte der großmaßstäbigen Luftbildauswertung, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/72886
