Berner Geographische Mitteilungen - Geographische Gesellschaft ...

Jahresbericht 2003/04 des Geographischen Institutes der Universität Bern
Die vorliegende Arbeit trägt durch eine
Landbedeckungsklassifikation basierend auf LANDSAT ETM+
Bildern (Sommer 2000) und zusätzlichen Daten zur
Abschätzung der Vegetationsressourcen bei. Zu diesem Zweck
wurde ein Klassifikationsschema entworfen und im Sommer
2001 vor Ort evaluiert. Gleichzeitig wurden Referenzdaten
gesammelt, was allerdings infolge der schieren Grösse und
Unwegsamkeit des Untersuchungsgebietes nur in beschränktem
Rahmen möglich war. Die Entzerrung der Sattelitendaten
wurde durch Orthorektifizierung unter Einbezug eines digitalen
Geländemodells (DGM) bewerkstelligt. Die Korrektur
atmosphärischer Einflüsse wurde durch ein bildbasiertes
Kalibrierungsverfahren erreicht. Das Problem topographiebedingter
Schatten konnte indessen nicht korrigiert werden, da
das DGM dazu nicht die geeignete Auflösung besass. Auf
diesen korrigierten Daten wurden erste Testklassifikationen
mittels unüberwachter und überwachter Klassifikatoren
durchgeführt, was aber aufgrund mangelnder spektraler
Trennbarkeit nur ungenügende Resultate erzielten. Erst die
Anwendung eines wissensbasierten Expertensystems unter
Einbezug zusätzlicher Daten wie Texturparameter, Indices,
Kauth-Thomas Transformationen und DGM erhöhte die
Trennbarkeit einzelner Klassen. Durch die Berücksichtigung
von Expertenwissen konnte schliesslich eine Landbedeckungsklassifikation
erstellt werden, deren Genauigkeit 84%
beträgt. Obschon die Teststatistik nicht vollständig Bias frei ist,
lässt dies den Schluss zu, dass wissensbasierte Expertensysteme
zumindest im vorliegenden Fall, der sich durch eine
komplexe Topographie auszeichnet, statistischen
Klassifikatoren überlegen sind.
Eine anschliessend durchgeführte topographische Analyse der
Klassen ‚Schnee’ und ‚spärliche Vegetation’ machte eine
deutliche Zweiteilung des Pamirs deutlich. Der östliche Teil des
Pamirs ist dabei stärker vom strahlungsbedingten Massenerhebungseffekt
betroffen als der westliche, was sich besonders
durch eine von 4'700 markant auf 5’400 m ü. M. ansteigende
Schneegrenze bemerkbar macht. Das Verteilungsmuster
der Klassen ‚Schnee’ und ‚spärliche Vegetation’ in
Abhängigkeit von der Hangausrichtung zeigte erwartungsgemäss
eine sehr deutliche Häufung der Klasse ‚Schnee’ in
nordausgerichteten Lagen und interessanterweise eine
Häufung der Klasse ‚spärliche Vegetation’ an
ostausgerichteten Lagen.
Schliesslich wurden durch die Anwendung klassischer GIS-
Funktionen weitere Informationen aus der Landbedeckungsklassifikation
extrahiert, wie die absolute bewässerte
Landwirtschaftsfläche, oder ein Vegetationsdatenset zur
Verteilung von Teresken- und Artemisia-Standorten. Diese
Resultate lassen letztlich den Schluss zu, dass die Methoden
der Fernerkundung sowie der geographischen Informationsverarbeitung
äusserst hilfreiche Werkzeuge darstellen, welche
unter anderem die Extraktion von Landbedeckungsinformationen
oder die Generierung von digitalen Geländemodellen
ermöglichen.
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Markus Hodel: Feststofflieferung aus Böschungen und
Hängen.
Diplomarbeit durchgeführt bei Prof. Hans Kienholz.
Hochwasser, Murgänge und Rutschungen zählen zu den
wichtigsten Naturgefahren im Voralpen- und Alpenraum. Seit
jeher haben sie dort Lage und Art von Siedlungen und
Verkehrswegen sowie die menschlichen Aktivitäten beeinflusst.
Die Gefahren, die von einem Wildbach ausgehen können, sind
vielfältig. Neben dem eigentlichen Hochwasser verursachen
vor allem die mitgeführten Feststoffe grosse Schäden. Die
Abschätzung von Abfluss- und Feststoffmengen von
Wildbächen stellen für die Planung von Schutzmassnahmen
(aktive und passive) eine äusserst wichtige Grundlage dar. Um
erwartete Abfluss- und Geschiebemengen abschätzen zu
können, ist man auf entsprechende Beurteilungssysteme
angewiesen.
Innerhalb einer Diplomarbeit entwickelte E. Frick (2001) ein
Beurteilungssystem, anhand dessen die aus Hängen und
Böschungen lieferbaren Feststoffmengen abgeschätzt werden
können. Die Kombination mehrerer Faktoren liefert die
Aussage, wie viel Material gesamthaft aus den Böschungen
und Hängen bei verschiedenen Szenarien (Verlagerung durch
normalen Geschiebetransport oder durch Murgang) oder
Hochwassern bestimmter Grössenordnung (seltene oder sehr
seltene Ereignisse ) mobilisiert werden kann. Dieses Typisierungssystem
muss als Teil einer Gesamtbeurteilung für
Wildbacheinzugsgebiete betrachtet werden.
Das Beurteilungssystem wurde im Sommer 2003 im Rahmen
dieser Arbeit in mehreren Wildbächen angewandt. Mit Hilfe von
Prozessformularen wurden die Feststoffquellen verschiedenen
Aktivitäten zugeteilt und daraus die prozessspezifischen Feststofflieferungen
während des Hochwasserereignisses berechnet.
Die Abschätzung der Feststoffvolumen bezieht sich nicht
auf die Ablagerung auf dem Kegel oder die Lieferung in den
Vorfluter, sondern auf die mobilisierbaren Feststoffvolumina
aus den Hängen und Böschungen.
Auf dieser Basis wurden mehrere Veränderungen am Beurteilungssystem
vorgeschlagen. Die einzelnen Schritte des Beurteilungssystems
nach E. Frick (2001) werden beibehalten.
Die Weiterentwicklung von Feststoffquellen und mögliche
Systemänderungen für den Wildbach bilden einen ergänzenden
Beurteilungsschritt innerhalb der Typisierung von
Hängen und Böschungen. Mit verschiedenen Merkmalen wird
auf eine gezielt vorwärtsgerichtete Betrachtung hingewiesen.
Es werden hauptsächlich Merkmale für die überarbeiteten
Prozessformulare verwendet, die sich auf den gerinnenahen
Bereich konzentrieren. Dazu gehören: Funktion des
betrachteten Gerinneabschnittes, Entwicklung von aktuellen
Anbrüchen und Hinweise auf ausgedehnte Massenbewegungen.
Für eine Schlussbeurteilung werden die erhobenen
Informationen neben der geschätzten Feststofflieferung aus
Hängen und Böschungen auf einem Formular zusammengeführt.
Der Einbezug der erhobenen Daten kann die Sicht des