3. Dr. Axel Volkwein (WSL Birmensdorf) (PDF, 6067.81 KB) - Leica ...
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HDS-Anwendungen in der<br />
Umweltforschung<br />
<strong>Axel</strong> <strong>Volkwein</strong><br />
Eidg. Forschungsanstalt <strong>WSL</strong><br />
<strong>Birmensdorf</strong><br />
1 GEOMATIK-News 2011<br />
<strong>Axel</strong> <strong>Volkwein</strong>, <strong>WSL</strong><br />
HDS-Anwendungen in der<br />
Umweltforschung<br />
Vorstellung <strong>WSL</strong><br />
Typenprüfung Steinschlagschutzsysteme<br />
Flugbahnberechnungen Steinschlag<br />
Analyse von Hangmuren<br />
Felserosion<br />
Lawinen<br />
Einzelbaumanalysen<br />
2 GEOMATIK-News 2011<br />
<strong>Axel</strong> <strong>Volkwein</strong>, <strong>WSL</strong>
Eidgenössische Forschungsanstalt<br />
für Wald, Schnee & Landschaft <strong>WSL</strong><br />
Forschung für Mensch und Umwelt seit 1874<br />
Langfristige Forschung und gute Datengrundlagen<br />
500 Mitarbeitende, 66 Mio CHF (~15% <strong>Dr</strong>ittmittel)<br />
<strong>Birmensdorf</strong><br />
Davos<br />
Lausanne<br />
Sion<br />
Bellinzona<br />
Der ETH-Bereich<br />
Die Forschung des Bundes<br />
Eidgenössisches Departement des Inneren<br />
ETH - Rat<br />
ETH<br />
Zürich<br />
ETH<br />
Lausanne<br />
PSI <strong>WSL</strong> EMPA EAWAG<br />
GEOMATIK-News 2011<br />
<strong>Axel</strong> <strong>Volkwein</strong>, <strong>WSL</strong>
Tätigkeitsgebiete der <strong>WSL</strong><br />
Nachhaltige und wirtschaftliche<br />
Waldbewirtschaftung<br />
Wasser, Erdund<br />
Felsbewegungen<br />
Risikomanagement<br />
Risikomanagement<br />
Landschaft im Umbruch<br />
von -schutz hin zu<br />
-management<br />
Biodiversität<br />
und Wildtiere<br />
Verbesserung<br />
der Lebensqualität<br />
Klimawechsel und<br />
Risikonanalysen<br />
HDS-Anwendungen in der<br />
Umweltforschung<br />
Vorstellung <strong>WSL</strong><br />
Typenprüfung Steinschlagschutzsysteme<br />
Flugbahnberechnungen Steinschlag<br />
Analyse von Hangmuren<br />
Felserosion<br />
Lawinen<br />
Einzelbaumanalysen<br />
6 GEOMATIK-News 2011<br />
<strong>Axel</strong> <strong>Volkwein</strong>, <strong>WSL</strong>
Flexible Steinschlagschutzbarrieren<br />
7 GEOMATIK-News 2011<br />
<strong>Axel</strong> <strong>Volkwein</strong>, <strong>WSL</strong><br />
Lastfall Steinschlag<br />
• Energie E = 3’000kJ:<br />
Masse<br />
m ≈ 10to<br />
Geschwindigkeit v ≈ 25 m/s<br />
Fallhöhe h ≈ 32 m<br />
• Typisch: 30 – 10’000kJ<br />
Rigid walls<br />
1985 1990<br />
2011<br />
Flexible Net systems<br />
RC gallery structures<br />
trenches<br />
Earth dams<br />
10 100 1.000 10.000 100.000<br />
Energy capacity [kJ]<br />
Source: Eidg. Dept. f. Umwelt, Verkehr Energie und Kommunikation<br />
8<br />
GEOMATIK-News 2011<br />
<strong>Axel</strong> <strong>Volkwein</strong>, <strong>WSL</strong>
Qualitätsgarantie durch Standardisierung<br />
Standard Lastfall<br />
Einheitliche Prüfverfahren<br />
Garantierte Performance<br />
Gebrauchslastfall, Maximallast<br />
Fabrikationskontrolle<br />
• Schweizer Richtlinie 2001 – 2007<br />
• Europäische Richtlinie ETAG 027 seit 2008<br />
Kriterien:<br />
- Kräfte in Verankerungen<br />
- Bremsweg<br />
- Maximale Netzöffnungen<br />
- Verbauungshöhe<br />
- Restnutzhöhe<br />
9<br />
Prüfung einer Steinschlagbarriere in Walenstadt<br />
10 GEOMATIK-News 2011<br />
<strong>Axel</strong> <strong>Volkwein</strong>, <strong>WSL</strong>
Wandel infolge Messtechnik<br />
Nivelliergerät<br />
+ Massband<br />
Vorbereitung Messen Auswertung Datenpunkte<br />
0.5h 2 x 1.5h 1h 20<br />
Tachymeter 0.5h 1h 2 - 3h 100<br />
Laserscanner 0.5h 5min (+ 60min) 4 - 5h 3’000’000<br />
Tachymetermessung<br />
Laserscan<br />
11 GEOMATIK-News 2011<br />
<strong>Axel</strong> <strong>Volkwein</strong>, <strong>WSL</strong><br />
HDS-Anwendungen in der<br />
Umweltforschung<br />
Vorstellung <strong>WSL</strong><br />
Typenprüfung Steinschlagschutzsysteme<br />
Flugbahnberechnungen Steinschlag<br />
Analyse von Hangmuren<br />
Felserosion<br />
Lawinen<br />
Einzelbaumanalysen<br />
12 GEOMATIK-News 2011<br />
<strong>Axel</strong> <strong>Volkwein</strong>, <strong>WSL</strong>
Flugbahnanalyse Steinschlag<br />
• Erfassung des Geländes zur Simulation<br />
von Steinschlagtrajektorien<br />
• Auswertung von Steinschlagversuchen<br />
• Blockform & -volumen<br />
− Long range<br />
− Mid range<br />
− Short range<br />
13 GEOMATIK-News 2011<br />
<strong>Axel</strong> <strong>Volkwein</strong>, <strong>WSL</strong><br />
Flugbahnanalyse Steinschlag<br />
• Erfassung des Geländes zur Simulation<br />
von Steinschlagtrajektorien<br />
• Auswertung von Steinschlagversuchen<br />
• Blockform & -volumen<br />
14 GEOMATIK-News 2011<br />
<strong>Axel</strong> <strong>Volkwein</strong>, <strong>WSL</strong>
HDS-Anwendungen in der<br />
Umweltforschung<br />
Vorstellung <strong>WSL</strong><br />
Typenprüfung Steinschlagschutzsysteme<br />
Flugbahnberechnungen Steinschlag<br />
Analyse von Hangmuren<br />
Felserosion<br />
Lawinen<br />
Einzelbaumanalysen<br />
15 GEOMATIK-News 2011<br />
<strong>Axel</strong> <strong>Volkwein</strong>, <strong>WSL</strong><br />
Hangmuren<br />
• Anrissmächtigkeit & - volumen<br />
• Erosion<br />
• Auslaufkegel<br />
16<br />
GEOMATIK-News 2011<br />
<strong>Axel</strong> <strong>Volkwein</strong>, <strong>WSL</strong><br />
• Volumen<br />
• Hangneigung<br />
• Fliessgeschwindigkeit<br />
• Materialzusammensetzung<br />
• Auslösemechanismus<br />
Kritische Faktoren<br />
- Bodendurchlässigkeit<br />
- Konvexes Gelände und Rinne<br />
- Makroporösität<br />
- Felsuntergrund<br />
20 - 200 m 3<br />
30°- 50°<br />
3 – 10 m/s<br />
Wasser,<br />
Erdmaterial<br />
und Kies<br />
Starke<br />
Regenfälle
Hangmuren<br />
• Anrissmächtigkeit & - volumen<br />
• Erosion<br />
• Auslaufkegel<br />
17 GEOMATIK-News 2011<br />
<strong>Axel</strong> <strong>Volkwein</strong>, <strong>WSL</strong><br />
HDS-Anwendungen in der<br />
Umweltforschung<br />
Vorstellung <strong>WSL</strong><br />
Typenprüfung Steinschlagschutzsysteme<br />
Flugbahnberechnungen Steinschlag<br />
Analyse von Hangmuren<br />
Felserosion<br />
Lawinen<br />
Einzelbaumanalysen<br />
18 GEOMATIK-News 2011<br />
<strong>Axel</strong> <strong>Volkwein</strong>, <strong>WSL</strong>
Feldmessung fluvialer Felserosion<br />
• Bedeutung von Felserosion<br />
− Felsgerinne sind Schlüssel der Gebirgsgeomorphologie<br />
− Gerinnegeometrie ist abhängig<br />
von Klima, Lithologie und Sedimenten<br />
•Verständnis von Fels-Erosionsprozessen<br />
− Mechanismen abhängig von Lithologie und Skala<br />
− Erosionsmodelle und Laborprojekte<br />
•Datenerhebung<br />
− bisherige Feld-Untersuchungen<br />
19 GEOMATIK-News 2011<br />
<strong>Axel</strong> <strong>Volkwein</strong>, <strong>WSL</strong><br />
Folie Sklar 19 & Dietrich,<br />
2001<br />
Untersuchungsgebiet Gornera<br />
Entkieser<br />
Entsander<br />
• Abfluss definiert<br />
• Abfluss temporär<br />
• Geschiebe bekannt<br />
(Erosionsraten<br />
0.1 – 1cm/y)<br />
20<br />
GEOMATIK-News 2011<br />
<strong>Axel</strong> <strong>Volkwein</strong>, <strong>WSL</strong>
Punktwolkenverarbeitung<br />
+ Erosionssensoren<br />
21<br />
Folie 21<br />
Voruntersuchungen – Scanner-Einflüsse<br />
Genauigkeit /<br />
Präzision<br />
Erlenbach-<br />
Sammler,<br />
22.08.2011<br />
Untersuchungsfl<br />
äche: 320m 2<br />
Volumendifferen<br />
( . ) white Folie 22<br />
z: 0.6m 3<br />
(O) grey<br />
(X) black<br />
Reflektivität<br />
white<br />
grey<br />
black<br />
mixed pixels<br />
Kugel<br />
median<br />
22<br />
IQR
HDS-Anwendungen in der<br />
Umweltforschung<br />
Vorstellung <strong>WSL</strong><br />
Typenprüfung Steinschlagschutzsysteme<br />
Flugbahnberechnungen Steinschlag<br />
Analyse von Hangmuren<br />
Felserosion<br />
Lawinen<br />
Einzelbaumanalysen<br />
23 GEOMATIK-News 2011<br />
<strong>Axel</strong> <strong>Volkwein</strong>, <strong>WSL</strong><br />
Lawinen<br />
Anrissgebiet (Volumen)<br />
Massenbilanz<br />
(Entrainment)<br />
Ablagerungskegel<br />
(long distance, reflectivity))<br />
24 GEOMATIK-News 2011<br />
<strong>Axel</strong> <strong>Volkwein</strong>, <strong>WSL</strong>
HDS-Anwendungen in der<br />
Umweltforschung<br />
Vorstellung <strong>WSL</strong><br />
Typenprüfung Steinschlagschutzsysteme<br />
Flugbahnberechnungen Steinschlag<br />
Analyse von Hangmuren<br />
Felserosion<br />
Lawinen<br />
Einzelbaumanalysen<br />
25 GEOMATIK-News 2011<br />
<strong>Axel</strong> <strong>Volkwein</strong>, <strong>WSL</strong><br />
Einzelbaumanalysen<br />
Erfassbare Baumdetails<br />
(Filigranität, Abschattung)<br />
Biomasse<br />
Verästelungsstrukturen<br />
26 GEOMATIK-News 2011<br />
<strong>Axel</strong> <strong>Volkwein</strong>, <strong>WSL</strong>
27<br />
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit<br />
und an Alexander Beer, Christina Willi,<br />
Jochen Veitinger & Patrick Thee
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