Bachelor

Fakultät 08
Ableitung und Visualisierung der Wasserstände des Forgensee-Stausees im Jahresverlauf unter Verwendung von Sentinel-1 Radardaten
Kategorie:
Abschlussarbeit
Status:
abgeschlossen
BetreuerIn:
Extern/e AutorIn:
Anika Blocksdorf
Jahr:
2017
Optische Satellitendaten, abbildende Radardaten und ermittelte Wasserflächen des Forggensees
Optische Satellitendaten, abbildende Radardaten und ermittelte Wasserflächen des Forggensees


Ziel der Arbeit:

Ziel der Arbeit ist es, die Veränderung der Wasserstände des Forggensees mit Hilfe von abbildenden Radardaten zu visualisieren, indem die Wasserflächen des Sees aus diesen Daten abgeleitet werden.


Untersuchungsgebiet:

Der Forggensee ist ein künstlicher Stausee im Landkreis Ostallgäu und mit einer Fläche von 16 km² der fünftgrößte See Bayerns. Jedes Jahr im Herbst wird der See abgelassen, um im Frühjahr dem Hochwasserschutz zu dienen. Bei einer Absenkung des Wasserspiegels um bis zu 15,5 m, reduziert sich die Seefläche innerhalb weniger Monate auf ca. ein Viertel.


Verwendete Daten:

In abbildenden Radardaten von monostatischen Radarsystemen, können Wasserflächen relativ einfach über ein Schwellenwertverfahren detektiert werden. Dies ist möglich, da Wasserflächen durch ihre spiegelnde Oberfläche eine geringe Rückstrahlung zum Sensor aufweisen und im Graustufen-Radarbild somit schwarz erscheinen. Außerdem weisen Radardaten den Vorteil auf, dass sie im Gegensatz zu optischen Satellitendaten unabhängig von der Wolkenbedeckung sind und somit deutlich mehr Szenen für die Auswertung verwendet werden können. In der vorgestellten Arbeit werden Daten des Satelliten Sentinel 1 des europäischen Copernicus-Programms verwendet. Der Satellit lieferte für das Jahr 2016 insgesamt 57 Radarszenen aus zwei verschiedenen Orbits.


Methoden:

Für die Ableitung der Wasserflächen wird zunächst ein Schwellenwert ermittelt und darauf aufbauend Umrandungslinien für jede Szene erzeugt, die die Grenzen zwischen Wasser und Land darstellen. Die Wasserflächen können mit dieser Methode sehr gut ermittelt werden, auch wenn Gelände, Sensor und Ableitungsmethode, die Qualität der Ergebnisse teilweise stark beeinflussen. Für die Rekonstruktion der Wasserstandsveränderung eines kompletten Jahres, werden darüber hinaus Zwischentage über ein Raster interpoliert und ebenfalls mit Hilfe von Umrandungslinien daraus abgeleitet. Dabei zeigt sich, dass die Verwendung zweier verschiedener Orbits zwar die Anzahl verwendbarer Szenen erhöht, jedoch auch zu Komplikationen bei der Interpolation führt. Über Generalisierungs-, Glättungs- und weitere Methoden werden die ermittelten Wasserflächen schließlich für die Darstellung in verschiedenen Visualisierungsprodukten vorbereitet.


Mithilfe von abbildenden Radardaten des Satelliten Sentinel-1 können die Wasserflächen des Forggensees im Jahresverlauf abgeleitet werden.
Mithilfe von abbildenden Radardaten des Satelliten Sentinel-1 können die Wasserflächen des Forggensees im Jahresverlauf abgeleitet werden.


Ergebnisse:

Die abgeleiteten und interpolierten Wasserflächen werden zusammen mit optischen Satellitenbildern des Satelliten Sentinel-2, einer Kombination aus aktuellen und historischen Karten sowie Informationstexten und Fotos in zwei Visualisierungsprodukten dargestellt. Im Ergebnis präsentieren ein Poster und eine Animation die Veränderung der Wasserstände des Forggensees für das Jahr 2016 in sehr anschaulicher Weise. Das Poster wird an der Hochschule München und in verschiedenen Gemeinden und Informationszentren rund um den Forggensee ausgestellt.


Film
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Poster
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