Methoden zur skalenübergreifend hochaufgelösten Erfassung und Quantifizierung von Bodenerosion durch Wasser

Abstract

Bodenerosion durch Wasser ist ein weltweit auftretendes Phänomen und beschreibt den durch menschliche Bewirtschaftung ausgelösten oder verstärkten Bodenabtrag auf landwirtschaftlichen Flächen durch oberflächlich abfließendes Wasser. Die Quantifizierung des abgetragenen Bodenmaterials ist eine methodische Herausforderung an der Schnittstelle zwischen den Fachbereichen Geographie und Landschaftsökologie sowie Geodäsie und Photogrammetrie. Abschätzende Methoden bilden die Grundlage für Monitoringprogramme mit einer Flächenabdeckung von mehreren 100 ha. Moderne Methoden zur Generierung von hochaufgelösten dreidimensionalen (3D)-Punktwolken ermöglichen die mikroskalige Erfassung der Bodenoberfläche und damit auch die hochgenaue Abbildung von Erosionsformen. Zur Datenaufnahme werden terrestrische Laserscanner und unmanned aerial vehicles (UAV)-gestützte photogrammetrische Methoden eingesetzt. In diesem Beitrag werden auf verschiedenen Skalen anwendbare Methoden zur Erfassung von Erosionsformen und der anschließenden Quantifizierung des Bodenabtrags vorgestellt. Herausforderung und Nutzen einer hochauflösenden und mm-genauen Vermessung der Bodenoberfläche zur differenzierten Betrachtung verschiedener Erosionsprozesse werden aufgezeigt. Besondere Betrachtung finden hier die Herausforderungen durch Maskierung durch andere Bodenprozesse sowie die Rolle und der Einfluss der Geo-Referenzierung der 3D-Punktwolken unterschiedlicher Standpunkte des Laserscanners bzw. der geflogenen Trajektorie bei der UAV-Photogrammetrie. Abschließend werden verschiedene (halb-)automatisierte Verfahren zur Bestimmung von Ausräumvolumina auf der Basis von 3D-Punktwolken, erzeugt mittels Laserscanner und UAV-Photogrammetrie, diskutiert.