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Titelaufnahme

Titel
Potential of multi-temporal airborne laser scanning for quantifying rates of topographic changes in high alpine environments / by Erik Bollmann
VerfasserBollmann, Erik
Begutachter / BegutachterinSchrott, Lothar
Betreuer / BetreuerinStötter, Johann
Erschienen2015
UmfangXXII, 197 S. : zahlr. Ill., graph. Darst., Kt.
HochschulschriftInnsbruck, Univ., Diss., 2015
Anmerkung
Enth. u.a. 4 Veröff. d. Verf. aus den Jahren 2011 - 2015 . - Zsfassung in dt. Sprache
Datum der AbgabeApril 2016
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Geomorphology / Alpin / Alpen / Laserscanning / Multi-temporal / Genauigkeit / Topographische Änderungen / Change Detection / Erosionsraten / Blockgletscher / Aktivitätsindex / Permafrost / Gletscher / Fluvial / Sedimanthaushalt
Schlagwörter (EN)Geomorphology / Alpine / Alps / laser scanning / multi-temporal / accuracy / topographic changes / geomorphic changes / change detection / erosion rates / rockglacier / activity index / permafrost / glacier / fluvial / sediment budget
Schlagwörter (GND)Tirol / Gletscher / Fernerkundung / Geomorphologische Kartierung / Laserscanner / Erosion
URNurn:nbn:at:at-ubi:1-4527 Persistent Identifier (URN)
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Potential of multi-temporal airborne laser scanning for quantifying rates of topographic changes in high alpine environments [7.23 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Bestimmung und Analyse von Erosionsraten stellen zentrale Aufgaben der geomorphologischen Forschung dar, da sie wichtige Informationen über die Massenumsätze von Feststoffen auf der Erdoberfläche liefern. In alpinen Einzugsgebieten werden Erosionsraten in der Regel anhand von punktuellen Messungen im Gelände und Interpolation der Messergebnisse auf das Einzugsgebiet ermittelt.

In den letzten Jahren hat sich das flugzeuggestütze Laserscanning (ALS) zu einer der wichtigsten Technologien für die flächendeckende Aufnahme hochauflösender und hochgenauer Geländedaten entwickelt.

In der vorliegenden Arbeit wird das Potential multi-temporaler ALS Daten zur Erkennung geomorphologischer Prozessgebiete und zur Quantifizierung von Massenumlagerungen im alpinen Raum aufgezeigt. Dazu werden Erosions- und Akkumulationsraten über unterschiedliche Zeiträume aus ALS Daten abgeleitet und mit Hilfe von Genauigkeitsanalysen validiert. Die Grundlage für sämtliche Auswertungen bildet ein weltweit einzigartiger ALS Datensatz.

Die Ergebnisse zeigen, dass Ausschmelzraten von Gletschern und Toteis, sowie Messenumlagerungen durch Felsstürze bereits in einem Zeitintervall von einem Monat zwischen den ALS Datenaufnahme bestimmt werden können. Topographische Veränderungen infolge von fluvialer, rückschreitender Erosion sowie von Setzungsprozessen bedingt durch ausschmelzendes Bodeneis in Blockgletschern und Blockschutt in Permafrostgebieten können ebenfalls mithilfe von ALS Daten erkannt und quantifiziert. Um für diese Prozesse aussagekräfige Ergebnisse zu erzielen, müssen jedoch in der Regel mehrere Jahre zwischen den ALS Aufnahmen liegen.

Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen zudem, dass neben der Quantifizierung vertikaler Reliefänderungen auch Massenumlagerungen durch Kriechbewegungen von Blockgletschern erfolgreich aus multi-temporalen ALS Daten abgeleitet werden können. Durch die kombinierte Auswertung von Oberflächenhöhenänderung und Kriechgeschwindigkeit konnte schließlich ein neuartiger Index zur quantitativen Bestimmung von Blockgletscherdynamik entwickelt werden.

Zusammenfassung (Englisch)

Rates of erosion are central to the geomorphologists understanding of surface processes, to the constraining of models of topographic evolution and to the integration of the mass flux on the earths surface into crustal and atmospheric processes.

On time scales of several years, erosion rates on the basin scale are often quantified by carrying out individual measurements in the field. However, the number of field measurements available is limited to individual study sites. This may cause problems when interpolating the rates of erosion determined in the field to the entire basin area or beyond.

Over the last decade, airborne laser scanning (ALS) has become the state-of-the-art technology for obtaining area-wide high-resolution and high-accuracy topographic data.

The present study aims at evaluating the potential of multi-temporal ALS for the quantification of topographic changes as a proxy for erosion and accumulation caused by alpine geomorphological processes. To this end, a unique multi-temporal ALS data set is analysed on monthly and annual time scales between 2001 and 2010. Topographic changes are quantified for eroded and accumulated material, for melt rates of ice and for the relocation of material by creep processes.

The results show that the melt rates of glaciers and dead-ice can be quantified on a monthly time scale at a significant level of accuracy. Furthermore, sporadic rockfalls can be identified and the corresponding rates of erosion quantified on a monthly scale. The magnitudes of topographic changes caused by fluvial hill-slope incision, thaw settlement of ice-rich permafrost in rockglaciers and debris material can also be determined; however, for these processes a time lapse of several years between ALS data acquisition campaigns is necessary.

Additionally, in the calculation and analysis of the creep rates of 184 active rockglaciers, multi-temporal ALS proved to be a valuable data source for the quantification of surface creep rates.

Finally, by combining rockglacier thickness changes and creep rates, a novel activity index that provides information on the dynamic characteristics of rockglaciers was developed.