Digitale Geländemodelle im hochalpinen Gelände

Digitale Geländemodelle sind die Grundlage für die Simulation von gravitativen Massenbewegungen (Lawinen, Murgänge und Steinschlag) mit RAMMS und für die Beurteilung von Geländeveränderungen. Bis heute stehen für Gebiete über 2000m ü. M. in der Schweiz aber keine räumlich hochaufgelösten (Pixelgrösse < 5m) Geländemodelle zur Verfügung. Der Grossteil der interessanten Gebiete für die Erforschung Alpiner Naturgefahren liegt aber genau in diesen Höhenlagen.

Abb. 1: Fernerkundungssensoren im Einsatz: der helikoptergestützte LiDAR (links) und der flugzeuggestützte Luftbildsensor ADS80 (rechts)

Fernerkundung für die Datenerhebung in unzugänglichem Gelände

Aktuelle, räumlich hochaufgelöste Geländemodelle können aus der Luft grundsätzlich mit zwei verschiedenen Methoden aufgenommen werden:

• Airborne Laserscanning (ALS): Mit flugzeug- oder helikoptergestützten LiDAR -Sensoren wird die Distanz zwischen dem Sensor und der Geländeoberfläche präzise gemessen. Bei über 150'000 Punkten pro Sekunde kann so in kurzer Zeit ein hochgenaues Geländemodell auch in unzugänglichem Gebiet erstellt werden. Ein grosser Vorteil dieser Methode ist, dass sowohl Terrainmodelle (DTM), welche den vegetationsfreien Boden abbilden, wie auch Oberflächenmodelle (DSM), welche die Oberfläche zum Beispiel von Baumkronen repräsentieren,  erstellt werden können. Für die Erfassung grosser Flächen ist diese Methode aber heute noch zu teuer.

• Photogrammmetrie:  Mittels Bildkorrelation werden aus räumlich hochaufgelösten Luftbildern digitale Oberflächenmodelle berechnet. Weil in Gebieten über 2000m ü. M. kaum noch Bäume vorkommen spielt es keine grosse Rolle, dass nur ein Oberflächenmodell (DSM) nicht aber ein Terrainmodell (DTM) erhoben werden kann. Diese Methode ist deutlich wirtschaftlicher für grosse Flächen und die Sensoren sind eher verfügbar. Die erreichte vertikale Genauigkeit ist aber etwas geringer als beim Laserscanning.

Wie genau sind die Modelle?

Die Quantifizierung der Genauigkeit von Geländemodellen ist essentiell für Anwendungen in der Wissenschaft und der Praxis. Im Untersuchungsgebiet Dorfbach im Mattertal im Kanton Wallis werden die Resultate der unterschiedlichen Sensoren und Prozessierungs-Techniken verglichen und anhand von unabhängigen Messungen mit Differentiellem GPS (DGPS) überprüft. Mit diesen Untersuchungen können wir einerseits zeigen, wo die Vorteile der einzelnen Methoden liegen aber andererseits auch die Probleme und Nachteile identifizieren.

Abb. 2: Die 3D-Darstellung des Geländemodelles mit einer Pixelgrösse von 50cm aus dem oberen Bereich des Dorfbaches zeigt den Detailreichtum der Daten

Auftraggeber

• Bundesamt für Umwelt BAFU
  
• Kanton Wallis, Dienststelle für Wald und Landschaft

Kontakt

• Dr. Yves Bühler

  Organisationseinheit:	Lawinen und Prävention Lawinendynamik und Risikomgmt
  Tel:	+41 81 4170 163
  Fax:	+41 81 4170 110
  Raum:	Da A 2 11
  E-Mail:	,
  Web:	http://www.wsl.ch/info/mitarbeitende/buehlery