Glacier4D: Bestimmung der Änderung der Ausdehnung von Gletschern auf Basis von multi-temporalen 3D Punktwolken
Titel des Projekts
Glacier4D: Bestimmung der Änderung der Ausdehnung von Gletschern auf Basis von multi-temporalen 3D Punktwolken
Förderung / Laufzeit
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) / 3 Jahre (Start: 01/2021)
Projektnummer: 436500674 (-> GEPRIS)
Beschreibung
In Folge des globalen Klimawandels zeigen Gletscher weltweit signifikante, teilweise massive Veränderungen, die vor allem durch einen Rückzug der Gletscherfront und eine Ausdünnung gekennzeichnet sind, was beides einem Verlust an Eismasse entspricht. Das Gletschermonitoring konzentriert sich oft auf die Messung des Rückzugs (oder Vorstoßes) der Gletscherfront als Indikator für klimatische Veränderungen, der aus monoskopischen Satelliten-, Luft- oder terrestrischen Bildern gewonnen werden kann. Während die Frontlage von Gletschern, die ins Meer oder in einen See kalben, in der Regel gut in Bildern erkannt werden kann, ist die Frontlage von schuttbedeckten oder Blockgletschern oft nur schwer zu erkennen und gehört zu den Hauptfehlerquellen in der Gletscherinventarisierung.
Das Projekt zielt auf die Entwicklung photogrammetrischer Methoden zur zuverlässigen Kartierung schuttbedeckter Gletscherfrontlagen ab. Der Anwendungsschwerpunkt liegt dabei auf Hochgebirgsgletschern, da diese sehr sensibel mit dem Klimawandel interagieren und in einigen Gebieten einen überproportionalen Rückzug aufweisen. Bekannte Verfahren setzen dafür Bildsegmentierungs- und Klassifizierungstechniken unter Einsatz verschiedener Spektralbänder ein, welche in Bezug auf schuttbedeckte Gletscher jedoch nur mäßig gut funktionieren.
Eine Lösung liegt in der raumzeitlichen Erweiterung des 2D-Bildraums und somit in einem 4D-Ansatz: Während es oft nahezu unmöglich ist, den Rand eines schuttbedeckten Gletschers in 2D-Bildern abzugrenzen, können durch Gletscherrückzug (oder -vorstoß) induzierte Höhenänderungen in multitemporalen 3D-Oberflächenmodellen, erzeugt aus stereoskopischen Bildpaaren, zuverlässig erkannt werden und somit die jeweilig vorherige Randlage. Zur Inventarisierung stagnierender Gletscher wird der Ansatz um das Tracking von Oberflächenmerkmalen erweitert, um Randbereiche durch Segmentierung von statischen und dynamischen Gletscherteilen zu detektieren.
Die Methoden werden in Bezug auf verschiedene Maßstäbe entwickelt, die von Satellitenbildern mittlerer Auflösung über hochauflösende Satellitenbilder und Luftbilder bis hin zu UAV-Bildern (unbemanntes Luftfahrzeug) reichen. Zur Validierung sind aktuell drei Studiengebiete mit unterschiedlichen räumlichen Ausdehnungen und Charakteristika vorgesehen, wenngleich die Anwendbarkeit der Verfahren nicht auf diese beschränkt sind:
- Bøverbreen, Jotunheimen National Park (Norwegen)
- Bellinghausen Dome, King George Island (Antarktis)
- Aletsch-Gletscher, Alpen (Schweiz)
- Skeiðarárjökull, Vatnajökull (Island)
Relevante Publikationen
Änderungen vorbehalten!
2024
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Development and Evaluation of a Two-Staged 3D Keypoint Based Workflow for the Co-Registration of Unstructured Multi-Temporal and Multi-Modal 3D Point Clouds , 10 Juni 2024, in: ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. X-2–2024, 2, S. 113–120, 8 S.Elektronische (Volltext-)VersionPublikation: Beitrag in Fachzeitschrift > Forschungsartikel
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UAS Photogrammetry for Precise Digital Elevation Models of Complex Topography: A Strategy Guide , 10 Juni 2024, in: ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. X-2–2024, 2, S. 57–64, 8 S.Elektronische (Volltext-)VersionPublikation: Beitrag in Fachzeitschrift > Konferenzartikel
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Enhancement of two‐dimensional hydrodynamic modelling based on UAV‐ flow velocity data , 14 Mai 2024, in: Earth surface processes and landforms. 49 (2024), 9, S. 2736-2750, 15 S.Elektronische (Volltext-)VersionPublikation: Beitrag in Fachzeitschrift > Forschungsartikel
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Advancing Alpine Landform Monitoring: AI-Driven Tracking on Hourly Monoscopic Time-Lapse Imagery , 1 März 2024, EGU General Assembly 2024Elektronische (Volltext-)VersionPublikation: Beitrag in Buch/Konferenzbericht/Sammelband/Gutachten > Beitrag in Konferenzband
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Applying photogrammetry to time-lapse imagery for geomorphological change detection , 1 März 2024, EGU General Assembly 2024Elektronische (Volltext-)VersionPublikation: Beitrag in Buch/Konferenzbericht/Sammelband/Gutachten > Beitrag in Konferenzband
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Direkte Georeferenzierung von UAV-Bildflügen: Ein Praxistest im glazialen Terrain , März 2024, Photogrammetrie – Laserscanning – Optische 3D-Messtechnik: Beiträge der Oldenburger 3D-Tage und des BIMtages 2024. Luhmann, T. & Sieberth, T. (Hrsg.). 1 Aufl., Oldenburg, Band XI. S. 118-127Elektronische (Volltext-)VersionPublikation: Beitrag in Buch/Konferenzbericht/Sammelband/Gutachten > Beitrag in Konferenzband
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Automated Workflow for High-Resolution 4D Vegetation Monitoring Using Stereo Vision , 31 Jan. 2024, in: Remote sensing. 16 (2024), 3, 15 S., 541Elektronische (Volltext-)VersionPublikation: Beitrag in Fachzeitschrift > Forschungsartikel
Kontakt
- Dr.-Ing. Melanie Elias (Bearbeitung)
- M. Sc. Steffen Isfort (Bearbeitung)
- Prof. Dr. habil. Hans-Gerd Maas (Projektleiter)