Hochauflösende Topographie zur Messung und Modellierung der Morphodynamik von Flussläufen

Fluviale Systeme sind fragile Landschaften, die sich schnell verändern können, z. B. durch klimatische Einflüsse, mit potenziellen ökologischen sowie sozioökonomischen Auswirkungen. Um Prozesse der fluvialen Morphodynamik zu verstehen und zu modellieren, sind hochauflösende räumlich-zeitliche Beobachtungen erforderlich. Ein besseres Verständnis dieser Landschaften kann dazu beitragen, ihr Management im Hinblick auf Hochwasserrisiken zu verbessern und ihre ökologischen Funktionen zu stärken. Allerdings sind hochauflösende topographische Daten zur Erfassung und Modellierung von Veränderungen der Flussmorphologie nach wie vor schwer zu gewinnen.

In diesem Projekt werden mehrzeitige Feldkampagnen zur morphologischen Vermessung von Flussläufen am Sajó Fluss durchgeführt, um verschiedene Geräte zur Verbesserung der Datendichte hinsichtlich Ufergeometrie und Gewässerbathymetrie zu testen. Dabei kommt ein Vermessungsboot zum Einsatz, das mit einem Laserscanner, einem Echolot sowie RGB- und NIR-Kameras ausgestattet ist, um die Topographie zu erfassen. Darüber hinaus werden unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs), ausgestattet mit RGB-, multispektralen und Thermalkameras, eingesetzt, um deren Eignung zur Messung von Fließgeschwindigkeiten und Sedimenttransport zu untersuchen. Somit ergänzen sich Boots- und Luftaufnahmen vollständiger Flussabschnitte und ermöglichen eine ganzheitliche topographische Beschreibung von Flüssen.

Die Leistungsfähigkeit der Multi-Sensor- und Multi-Plattform-Daten wird anhand von Referenzdaten bewertet, die mit terrestrischen Laserscannern (TLS) sowie mit Bootsmessungen unter Einsatz von Ultraschall-Doppler-Profil-Strömungsmessern erhoben wurden, um die erreichbare Genauigkeit zu testen. Ein weiteres Ziel des Projekts ist die Integration der neu gewonnenen Daten in die hydrologische Modellierung ausgewählter mäandrierender Abschnitte des Sajó, um sowohl saisonale als auch jährliche Morphodynamiken der Flussläufe besser zu verstehen. Dabei wird die Eignung der Daten überprüft und der Informationsgewinn für die Modelle selbst untersucht.

Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert und in Zusammenarbeit mit der Department of Physical Geography and Geoinformatics, Institute of Earth Sciences, Universität Debrecen, Ungarn durchgeführt.

Veröffentlichungen

• Eltner, A., Bertalan, L., Perks, M., Grundmann, J., Lotsari, E. (2021): Hydro‐morphological mapping of river reaches using videos captured with unoccupied aerial systems. Earth Surface Processes and Landforms. 10.1002/esp.5205 (Link ESP&L).

• Eltner, A., Mader, D., Szopos, N., Nagy, B., Grundmann, J., Bertalan, L.  (2021): USING THERMAL AND RGB UAV IMAGERY TO MEASURE SURFACE FLOW VELOCITIES OF RIVERS. Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., XLIII-B2-2021, 717–722 (Link ISPRS Archives).