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Quantifizierung von Bodenerosion
Geländekartierung und Laserscananalysen in Niederösterreich / Petzenkirchen
Thomas Bauer
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Betreuer*in
Thomas Glade
DOI
10.25365/thesis.16440
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30431.84238.117162-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
In landwirtschaftlich genutzten Gebieten spielt die Bodenerosion in Bezug auf die Nachhaltigkeit der Bodenbewirtschaftung eine große Rolle. Vor allem bei brachliegenden Flächen kommt es im Frühjahr und Herbst zu starken Erosionsereignissen, hervorgerufen durch Niederschläge. Die Erosion kann flächenhaft oder linear stattfinden. Durch die unterschiedliche Bearbeitung und die damit einhergehende Veränderung der Bodenoberfläche wird ebenfalls Bodenmaterial erodiert.
In dieser Diplomarbeit wird eine methodische Herangehensweise für die Bestimmung der Bodenerosion im Gelände unter natürlichen Bedingungen verwendet. Es werden zwei unterschiedliche Methoden herangezogen, um für ein möglichst großes Einzugsgebiet Daten bezüglich Bodenerosion zu generieren. Die Grundannahme dieser Diplomarbeit ist, dass nach einem intensiven Niederschlagsereignis auf landwirtschaftlich genutzten Feldern im Frühjahr Bodenerosion auftritt und diese im Gelände bestimmbar ist.
Das Untersuchungsgebiet befindet sich im westlichen Niederösterreich in Petzenkirchen. Es ist rund 66,7 ha groß und stellt die oberflächliche Wasserscheide eines kleinen Einzugsgebietes dar. Dieses Einzugsgebiet wird von einem Vorfluter entwässert. Es herrscht überwiegend intensive landwirtschaftliche Nutzung der Flächen vor.
Die beiden verwendeten Methoden sind einerseits eine manuelle Kartierung im Gelände, welche nach einer Kartieranleitung von Rohr et al. (1990) durchgeführt wurde. Andererseits wird ein terrestrischer Laserscanner für die Ermittlung des erodierten Bodenvolumens verwendet. Hierfür wurden zu drei unterschiedlichen Zeitpunkten Aufnahmen eines Feldes mit einer Auflösung von 8 mm auf 100 m Länge gemacht. Der verwendete Laserscanner ist vom Typ Optech Ilris 3D. Die beiden Methoden wurden nach einem Regen mit einer Niederschlagsmenge von rund 15 mm angewendet.
In einem weiteren Teil wird versucht die berechneten Ergebnisse aus den Messungen und der Kartierung miteinander zu vergleichen sowie die Fehler und Unsicherheiten der beiden Methoden zu bestimmen. Beide Methoden liefern vergleichbare Ergebnisse der Erosionsformen im Untersuchungsgebiet. Es zeigt sich, dass es sich bei der Kartieranleitung von Rohr et al. (1990) um eine bereits sehr gut entwickelte Methode zur Aufnahme von Erosionsformen im Gelände handelt. Für das gesamte Untersuchungsgebiet wurde anhand der Kartierung eine Bodenerosion von 2 m3/ha bestimmt. Für den Vergleichshang der beiden Messungen wurde eine Bodenveränderung von 11 m3/ha mit der Kartierung ermittelt. Die Anwendung des terrestrischen Laserscanners für Erosionsuntersuchungen für größere Bereiche ist noch nicht voll ausgereift, da speziell die Bearbeitung und Analyse der Daten immer noch viel Zeit in Anspruch nimmt. Dennoch konnte damit eine Abschätzung über den Bodenabtrag gemacht werden. Das Ergebnis für die Bodenoberflächenveränderung des Vergleichshanges liegt bei 73 m3/ha.
Vergleicht man beide Methoden, so entstehen aufgrund der unterschiedlichen Messfehler signifikante Abweichungen zwischen manueller Kartierung und Messung mit dem terrestrischen Laserscanner.
Die Frage nach dem Einsatz der Kartierung und der Laserscananalyse im Bereich der Bodenerosionsforschung kann durch diese Diplomarbeit bestätigt werden. Für die Zukunft wäre anzudenken, die Untersuchungen mit beiden Methoden noch weiter zu forcieren.
Abstract
(Englisch)
Fields are susceptible to soil erosion. Agricultural methods that allow the fields to rest from late autumn to spring induce high amounts of soil erosion caused by rainfall events. The resulting landforms resulting from such rainfall events can be rills, channels and/or areas with sheet erosion. Soil erosion is furthermore produced by tillage methods.
This thesis makes use of two different methods to estimate the amount of soil erosion under natural conditions for a large catchment area. The main assumption of this thesis is that during intense rainfall events soil erosion takes place on agriculturally used fields and that this process can be assessed in the field.
The two methods applied to determine the soil erosion of the study area were a manual field mapping technique, as defined by Rohr et al. (1990), and the use of a terrestrial laser scanner. For the analysis with the terrestrial laser scanner the field was scanned three times. The scanning was first done at the end of winter, once after seeding and the third and final scanning took place after a heavy rainfall event. For this reason a laser scanner of the type Optech Ilris 3D was used. The resolution of the scanned area was selected as 8 mm at a distance of 100 m. Both methods were used to analyze the soil erosion after a rainfall event with roughly 15 mm of intense precipitation.
This study was carried out in Petzenkirchen in Lower Austria in an area where the surface runoff flows into a small creek called Seitengrabenbach. The catchment size is 66.7 ha and is used intensively by local farmers for agricultural purposes.
The results of both methods were compared and the errors and uncertainties were estimated. Both methods lead to similar results. It is shown that the mapping method after Rohr et al. (1990) is already well developed for mapping soil erosion in the field. The mapping method showed a magnitude of 2 m3/ha of soil erosion for the entire study area. For the field where the laser scanning was applied, the mapping method produced results of 11 m3/ha of soil erosion.
Until now, the implementation of the terrestrial laser scanner for applications in larger areas has not been fully developed. Especially the handling, analyzing and managing of the acquired data requires lengthy processing. However, the laser scanning method produces good results for the change of the soil surface. The soil surface change caused by erosion, as measured with the laser scanner, lies at 73 m3/ha for this field site.
The results of both methods can be compared although there are some significant discrepancies between them. The mapping method only collects data from erosion caused by the rainfall event. In contrast the laser scanning method collects data for all surface-changing processes between two time series.
It may be noted that the two methods - the field mapping and the laser scanning - are useful and valuable methods for estimating the rate of soil erosion caused by rainfall. For future studies it would be advisable to continue to focus on the combination of the two methods applied in this thesis, in particular the laser scanning method, as its potential needs further discovery.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
soil erosion soil erosion mapping laserscanning
Schlagwörter
(Deutsch)
Bodenerosion Erosionskartierung Laserscan
Autor*innen
Thomas Bauer
Haupttitel (Deutsch)
Quantifizierung von Bodenerosion
Hauptuntertitel (Deutsch)
Geländekartierung und Laserscananalysen in Niederösterreich / Petzenkirchen
Paralleltitel (Englisch)
Quantification of soil erosion ; mapping and laserscananalyses in Lower Austria / Petzenkirchen
Publikationsjahr
2011
Umfangsangabe
99 S. : Ill., graph. Darst., Kt.
Sprache
Deutsch
Beurteiler*in
Thomas Glade
AC Nummer
AC08818992
Utheses ID
14744
Studienkennzahl
UA | 453 | | |