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GIS-Analyse und Visualisierung raum-zeitlicher Höhen- und Flächenänderungen von Gletschern
am Beispiel Goldbergkees und Kleinfleißkees, Goldberggruppe, Hohe Tauern 1909 - 2009
Rainer Unger
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Betreuer*in
Thomas Glade
DOI
10.25365/thesis.24692
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30424.88975.166261-5
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Das Ziel dieser Diplomarbeit ist die Entwicklung und Validierung digitaler Höhenmodelle zur
Quantifizierung von relativen Höhen- und Flächenänderungen von Gletschern. Das
Untersuchungsgebiet sind die zwei benachbarten Gletscher Goldbergkees (1.27 km²) und
Kleinfleißkees (0.83 km²) in den Hohen Tauern. Der Untersuchungszeitraum erstreckt sich
von 1909 bis 2009. Es wurden photogrammetrisch akquirierte digitale Höhenmodelle (1969,
1992, 1998) sowie ein LIDAR-Höhenmodell (2009) für die Studie eingesetzt Zusätzlich
wurden topographische Grundlagen der Jahre 1909, 1931, 1953 und 1979 im Rahmen der
Arbeit gescannt, digitalisiert und zu Höhenmodellen interpoliert. Vier verschiedene, in
ArcGIS verfügbare, Interpolationsroutinen wurden hinsichtlich ihrer Eignung für
glaziologische Anwendungen getestet. Dazu wurden die Spline-Interpolation, Inverse
Distance Weighting (IDW), Triangulated Irregular Network (TIN) und der ANUDEM-Algorithums (Topo To Raster) qualitativ und quantitativ evaluiert. Die statistische Validierung
erfolgte über die Standardabweichung und den Root Mean Square Error (RMSE) der
Höhenabweichung auf stabilem Terrain bezüglich des Referenzmodells (LIDAR DHM 2009).
Die Repräsentation der Topographie der interpolierten Höhenmodelle wurde anhand
verschiedener Visualisierungsmethoden, wie Schummerungsdarstellungen, Differenzkarten
und den Vergleich von Konturlinien evaluiert. Höhenabweichungen vom Referenzmodell am
stabilen Terrain wurden hinsichtlich systematischer Fehler, z.B. Fehler durch
Lageverschiebungen der DHMs, überprüft und gegebenenfalls mittels Co-Registrierung
durch Minimierung kleinster Fehlerquadrate korrigiert.
Es konnte ein eindeutiges Signal der Gletscheränderungen aus den multi-temporalen
Höhenmodellen gewonnen werden. Die mittlere Höhenänderung am Goldbergkees betrug
seit 1909 -34 m. Das Kleinfleißkees verlor ca. 36 m seiner Eisdicke seit dem Jahr 1931. Der
Rückgang der Gletscherfläche betrug an beiden Gletschern ca. 53% der Fläche von 1909 bzw.
1931.
Diese Diplomarbeit ermöglicht die Abschätzung der Evolution des Gletschereises an
Goldbergkees und Kleinfleißkees für eine hundertjährige Periode. Die gewonnenen digitalen
Höhendaten werden in weiterer Folge der Validierung und Kalibrierung eines
gletscherdynamischen Modells (Kopplung von Fließmodell und Massenbilanzmodell) über
einen längeren Zeitraum dienen.
Abstract
(Englisch)
The aim of this study is to develop and validate digital elevation models to quantify relative
surface elevation and area changes for two small adjacent glaciers Goldbergkees (1.4 km²)
and Kleinfleißkees (0.9km²) in Hohe Tauern, Austrian Alps. The investigation period stretches
from 1909 to 2009. Existing digital elevation models (DEMs) from airborne laser scanning
(2009) and aerial photography (1992 and 1998) have been used. The work also included the
digitalization, registration and interpolation of contour maps for the years 1909, 1930, 1953
and 1979. One of the objectives was to evaluate the suitability of several common
interpolation routines to construct DEMs for glaciological applications. Therefore Spline -Interpolation, Triangulated Irregular Network (TIN) and the ANUDEM -Algorithm (Topo to
Raster) were quantitatively and visually validated. For this purpose the focus was on the
Standard Deviation (STD) of the vertical coordinate (z), since this is the coordinate of interest
in glaciological applications. The STD of the various interpolated DEMs was calculated with
respect to elevations values of the reference dataset, an airborne laser scan of 2009.
Visualization methods including hillshading, difference maps and elevation contours were
used to assess the representation of topography in each DEM. Elevation differences on bare
terrain (assumed to be stable) were analysed for potential biases, e.g. not perfectly aligned
pixels of each DEM. Corrections have been applied by co-registering the data using least
squares minimization as necessary. Ultimately a significant glacier change signal could be
distinguished from multi-temporal DEMs. Mean glacier surface elevation of Goldbergkees
decreased about 34 m in height since 1909. Kleinfleißkees was lowering by about 36 m since
1931. By 2009 the glacier area retreat had summed up to about 47% of the original extent
on both glaciers. This study allows estimation of the evolution of glacier ice over a period of
100 years. The generated data will be used for validation and calibration of a glacier flow
model in that particular region.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
GIS analysis glacier elevation area ice thickness changes
Schlagwörter
(Deutsch)
GIS Analyse Gletscher Höhen Flächen Eisdicke Änderungen
Autor*innen
Rainer Unger
Haupttitel (Deutsch)
GIS-Analyse und Visualisierung raum-zeitlicher Höhen- und Flächenänderungen von Gletschern
Hauptuntertitel (Deutsch)
am Beispiel Goldbergkees und Kleinfleißkees, Goldberggruppe, Hohe Tauern 1909 - 2009
Paralleltitel (Englisch)
GIS-Analysis of spatio-temporal glacier elevation and area changes
Publikationsjahr
2012
Umfangsangabe
IX, 113 S. : Ill., graph. Darst., Kt.
Sprache
Deutsch
Beurteiler*in
Thomas Glade
Klassifikation
38 Geowissenschaften > 38.43 Gletscherkunde
AC Nummer
AC10683520
Utheses ID
22072
Studienkennzahl
UA | 453 | | |