Detailansicht

Surface dynamics of a landslide in Gresten, Lower Austria
structure from motion (SfM) analysis of UAV-based digital surface models
Bastian Lindemair
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Geographie
Betreuer*in
Thomas Glade
Volltext herunterladen
Volltext in Browser öffnen
Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
DOI
10.25365/thesis.70476
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-11215.99456.498935-8
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract
(Deutsch)
In vielen Regionen im Land Niederösterreich sind Menschen-, und Infrastruktur durch verschiedene Formen von gravitativen Massenbewegungen und deren Auswirkungen betroffen. Das häufige Auftreten ist unter anderem auf die stark verwitterte Geologie der Grestner Klippenzone und der Flysch Zone zurückzuführen. Hinzukommen veränderte Niederschlagsmuster durch den globalen Umweltwandel, sowie zunehmende Tendenzen der Zersiedelung in bisher weniger bewohnten Landstrichen. Dadurch ist auch in Zukunft mit einem vermehrten Auftreten von Hangrutschungen zu rechnen. Parallel dazu ermöglichen verbesserte Technologien und Innovation die Untersuchung von gravitativen Massenbewegungen und den damit verbunden Prozessen und Dynamiken, um diese zu verstehen und dadurch auch besser vorherzusagen. Unbemannte Luftfahrzeuge (UAV), oftmals Drohne genannt, sind mittlerweile auf dem kommerziellen Markt weit verbreitet und bieten eine preiswerte Alternative zu den traditionellen Fernerkundungsmethoden. Die untersuchte Hangrutschung ist Teil des NoeSLIDE Projects, welches 2015 durch die Kooperation von einigen österreichischen Universitäten und naturwissenschaftlichen Behörden ins Leben gerufen wurde. Ziel ist es durch ein Langzeit-Monitoring Projekt von verschiedenen gravitativen Massenbewegungen in Niederösterreich, die Prozesse zu verstehen und zu erforschen. Hierbei wurde diese Masterarbeit in Abstimmung mit der Arbeitsgruppe ENGAGE der Universität Wien erstellt. Bisherige Erkenntnisse und Wissensstände aus vorherigen Untersuchungen über die Rutschung wurden auf diese Weise in dieser Arbeit miteinbezogen. Diese Masterarbeit untersucht die Oberflächendynamiken einer gravitativen Massenbewegung in Gresten im Bezirk Scheibbs, NÖ über den Winter 2020/2021. Das Untersuchungsgebiet ist ca. 4000 m2 groß und liegt auf ca. 430-470 m über dem Meeresspiegel. Für die Untersuchung wurden drei Befliegungen mit einer Drohne durchgeführt, und auf Basis der Aufnahmen mehrere Auswertungen durchgeführt. Zum Einsatz kam die Bildverarbeitungsmethodik „Structure-from-Motion“, bei der topographische Gegebenheiten aus durch überschneidenden, zwei-dimensionalen Bilder, rekonstruiert werden. Dadurch können dreidimensionale Punktwolken sowie Digitale Geländemodelle des Untersuchungsgebiets erzeugt, sowie miteinander verglichen werden, um Veränderungen der Oberfläche durch Rutschungsbewegungen zu ermitteln. Ergänzt wird die Oberflächenanalyse durch das Einbeziehen von Daten aus 2007, 2009 und 2014, um somit die Entwicklung von Abrisskanten und der Topographie über mehr als 13 Jahre darzustellen. Die Ergebnisse der Oberflächenanalyse über den Winter 2020/2021 zeigen flächenhaft verteilte Bewegungen in zweistelligen Zentimeterbereichen auf und decken sich mit bisher angenommen Bewegungsraten der Rutschung. Veränderung des Reliefs sind durch Querschnittsprofile sowie sog. DEMs of Difference (DoD) nachweisbar und Bereiche der Abtragung, sowie Akkumulation konnten dadurch identifiziert und die Verschiebung der Abrisskanten durch Bewegungen der Oberfläche kartiert werden. Einerseits zeigt diese Arbeit auf, dass die UAV-Fernerkundung für kürzere Beobachtungszeiträume als Oberflächenerkundungsmethode einsetzbar ist, und andererseits, dass es viele unterschiedliche methodischen Ansätze zur Auswertung der gewonnen Daten gibt. Zusätzlich ergaben die Untersuchungen, dass die gravitative Massenbewegung sich über den Beobachtungszeitraum phasenweise bewegt hat. Der untere Bereich der Rutschung ist durch die Nutzung als Pferdeweide beeinflusst, während es im oberen Bereich vermehrt zu Dynamiken der Oberfläche, insbesondere entlang der Abrisskanten, kam. Des Weiteren wurden Bewegungen entlang der angrenzenden steileren Hänge im Westen festgestellt. Außerdem bestärken die gewonnen Erkenntnisse die Theorien über die gravitative Massenbewegung, dass diese sich auf mehreren unterirdischen Gleitflächen bewegt und dadurch komplexe Charakteristiken für eine eigentliche Rotationsrutschung aufweist. Abschließend wird auf neu entdeckte, sowie auf bereits bekannte Unklarheiten hingewiesen, sodass künftige Untersuchungen direkt, an die hier präsentierten Ergebnisse anknüpfen können.
Abstract
(Englisch)
People and infrastructure are affected by various forms of landslides and their impacts in various regions of the Federal State of Lower Austria. Among other things, responsible for their frequent occurrence is the highly weathered geology of the Grestner Klippen Zone and the Flysch Zone. In addition, changing precipitation patterns due to the global environmental change, as well as the tendency of urban sprawl in previously less populated areas will presumably lead to an increase of landslide occurrences affecting humans in the future. In parallel, enhanced technologies and innovations are enabling the investigation of landslides and their associated processes and dynamics in order to better understand, analyze, monitor and forecast them. Unmanned aerial vehicles (UAV), often called drones, have now entered the commercial market for a while and offer a low-cost alternative to more traditional remote sensing methods. The landslide under investigation is embedded in the NoeSLIDE Project, which was launched in 2015 through a cooperation of Austrian Universities and various natural science agencies of Austria. The aim is to better understand and investigate different gravitational mass movements in Lower Austria through long-term monitoring. This master thesis was written in cooperation with the ENGAGE working group of the University of Vienna. Previous findings and knowledge from their studies on the landslide were thus incorporated into this thesis. This master thesis investigates the surface dynamics of a landslide in Gresten in the district of Scheibbs, Lower Austria over the winter of 2020/2021. The study area is about 4000 m2 in size and is located at about 430-470 meters above sea level. For the investigation, three aerial surveys were carried out with a drone, and several analyses were performed based on the acquired images. Here, the image processing method “Structure-from-Motion” was used, in which topographic structures can be reconstructed from overlapping, two-dimensional images. A three-dimensional point clouds as well as digital terrain models of the study area were generated and compared with each other in order to determine surface changes caused by landslide movements. The surface analysis is complemented by the inclusion of surface data from 2007, 2009, and 2014 to display the evolution of the main scarps and other landslide features over more than 13 years. The results of the surface analysis over the winter of 2020/2021 indicate surface movements within double-digit centimeter ranges and confirm previously assumed movement rates of the landslides main body. Areas of depletion as well as accumulation were identified, displacement of the main scarps due to surface movements were mapped, and cross-sectional profiles as well as so-called DEMs of Difference (DoD) illustrate temporal elevation loss, and gain. Thus, this work not only shows that UAV remote sensing can be used as a surface sensing method even for shorter observation periods, but also that many different methodological approaches exist to process the acquired data. The final analysis of the data showed that the landslide moved in phases/episodically over the observation period. The lower part of the landslide is affected by its use as a horse pasture, while in the upper part experienced more movements, especially along the main scarps. In addition, the knowledge gained about landslide movements reinforces the theories that the body moves on multiple shear surfaces and therefore has complex characteristics for a rotational landslide. Finally, this paper points out uncertainties of the study as well as of the landslide itself, so that further knowledge and data about the landslide in Gresten can be gathered in subsequent investigations.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Englisch)
surface investigation rotational sliding landslides ENGAGE UAV remote sensing photogrammetry SfM
Schlagwörter
(Deutsch)
Oberflächenuntersuchung gravitative Massenbewegung Rotationsrutschung ENGAGE UAV Fernerkundung Photogrammetrie SfM
Autor*innen
Bastian Lindemair
Haupttitel (Englisch)
Surface dynamics of a landslide in Gresten, Lower Austria
Hauptuntertitel (Englisch)
structure from motion (SfM) analysis of UAV-based digital surface models
Paralleltitel (Deutsch)
Oberflächendynamiken einer gravitativen Massenbewegung in Salcher, NÖ
Paralleluntertitel (Deutsch)
Structure from Motion (SfM) – Analyse von UAV erstellten Geländemodellen
Publikationsjahr
2021
Umfangsangabe
VI, 145 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Thomas Glade
Klassifikationen
38 Geowissenschaften > 38.09 Physische Geographie ,
38 Geowissenschaften > 38.45 Geomorphologie
AC Nummer
AC16486322
Utheses ID
60615
Studienkennzahl
UA | 066 | 855 | |
Universität Wien, Universitätsbibliothek, 1010 Wien, Universitätsring 1