Innovative Methoden zur hochauflösenden digitalen Erfassung und automatisierten Klassifikation von Seeuferbereichen in Kärnten

Das Monitoring und die Nutzungsklassifikation von Seeuferbereichen stellen wichtige Methoden der Qualitätsbeurteilung von Seen im Rahmen der Umsetzung der europäischen Wasserrahmenrichtlinie dar. Um Renaturierungspotenzial ermitteln zu können ist die Kenntnis des aktuellen Verbauungsgrades entscheidend. Aktuell wird diese Beurteilung Großteils von Expert:innen auf Grundlage von Videobefahrungen per Boot durchgeführt. Auf Grund der flachen Aufnahmewinkel durch die Videoerfassung vom Boot aus, können jedoch nur die unmittelbar an das Wasser angrenzenden Bereiche visuell erfasst werden. Weitere, von der Wasserlinie entfernte Uferbereiche, sind oft nicht sichtbar bzw. auch durch Ufervegetation bedeckt. Im Zuge eines Pilotprojektes zwischen dem Forschungsdepartment SIENA (Spatial Informatics for Environmental Applications) der FH Kärnten und dem Kärntner Institut für Seenforschung wurde ein standardisierter Workflow bzw. eine innovative Methodik zur hochauflösenden digitalen Erfassung, automatisierten Klassifikation und Dokumentation von Seeuferbereichen entwickelt und validiert. Für die digitale Erfassung wurde ein HeliKite (Kombination zwischen Heliumballon und Flugdrache) verwendet, der mit einem von der Forschungsgruppe SIENA entwickelten multidirektionalem Kameraprototyp bestückt ist. Die „Pentacam“ besteht aus 5 zeitsynchron getriggerten Kameras, die sowohl senkrechte, klassische Luftbildaufnahmen (“Nadir“) als auch Schrägbildaufnahmen in 4 Richtungen („Oblique“) ermöglichen. Durch diese multidirektionale Aufnahmegeometrie werden im Zuge einer photogrammetrischen Auswertung hochauflösende 3D Punktwolken, digitale Oberflächenmodelle, Orthophotos sowie 3D Modelle der Seeuferbereiche generiert. Auf diese Weise ist eine effiziente Datenerhebung möglich, da der See ohne Akkuladepausen, wie sie bei Drohneneinsätzen auftreten, abgefahren werden kann. Ein weiterer Vorteil der Methode liegt in der Umsetzung mit dem HeliKite selbst. Dabei ist stets eine fixe Verbindung zum Zugfahrzeug gegeben, was eine äußerst stabile Lage und Position in der Luft gewährleistet. Ein Konflikt mit Abstandsregelungen und Flughöhen im Rahmen der gesetzlichen Vorgaben für die Befliegung mit Drohnen, entsteht hier nicht. Die Ergebnisse der automatisierten Klassifikation wurden in einem finalen Schritt durch Expert:innen des Instituts validiert. Die Ergebnisse dieses Pilotprojektes bilden die Grundlage für einen standardisierten Workflow bzw. Methodik für die Erkennung von Verbesserungspotenzialen der Seeuferbereiche (z.B. Renaturierung), die bei Bedarf adaptiert und für das nachhaltige Umweltmonitoring von weiteren Seen in Kärnten angewendet werden kann. Die Ergebnisse der des Pilotprojektes wurden von Prof. Dr. Gernot Paulus (Forschungsdepartment SIENA) im Rahmen der letzten Sitzung der Seeuferkommission endpräsentiert.

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Name Fotograf / Forschungsdepartment SIENA