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Die permanente dreidimensionale Daten­ erfassung alpiner Hangrutschungen – multitemporale Datenanalyse in webbasierten Anwendungen

The Permanent Three-dimensional Data Acquisition of Alpine Landslides – Multitemporal Data Analysis in Web-based Applications

Daniel Czerwonka-Schröder, Katharina Anders, Lukas Winiwarter

Dieser Beitrag stellt einen webbasierten Monitoringdienst auf Basis eines permanent installierten Long-Range-Laserscanners (PLS) zur Identifizierung von Hangbewegungen vor, der im Zusammenhang mit der Abwehr von Naturgefahren und dem Schutz von Infrastrukturen eingesetzt wird. Grundlage dieser Arbeit ist ein Datensatz aus dem Valsertal in Tirol, wo 2021 ein fest installierter Laserscanner im Bereich eines Felssturzes „online“ betrieben wurde. Der Fokus der Forschungsarbeiten liegt auf der Integration eines PLS in ein Risikomanagementsystem aus ingenieurgeodätischer Sicht. Vier wesentliche Prozessierungsschritte sind im Rahmen eines solchen Monitorings mit PLS durchzuführen: (1) Die Datenerfassung einer einzelnen Epoche, (2) die Bereitstellung eines redundanten Datenmanagements sowie einer sicheren Datenkommunikation zu zentralen Servern, (3) die multitemporale Datenanalyse und (4) die Aufbereitung, das Reporting und die Präsentation der Ergebnisse für Stakeholder. Dieser Beitrag fokussiert sich auf die letzteren beiden Aspekte und stellt eine zweistufige Methode vor, mit der automatisiert Informationen aus dem umfangreichen Datensatz abgeleitet werden können. Aus der vollumfänglichen 3D-Zeitserie der ­Szene werden zunächst relevante Merkmale auf Basis von 2D-Rasterbildern durch Clustering extrahiert. Die so gewonnene Information wird in einem zweiten Schritt genutzt, um die Szene räumlich einzuschränken und in den Interessensbereichen eine raumzeitliche Segmentierung mithilfe von ­4D-Änderungsobjekten zu realisieren.

This contribution presents a web-based monitoring service on the basis of a permanently installed Long Range Laser Scanner (PLS) to identify slope movements, implemented in the context of natural hazard prevention and infrastructure protection. This work is driven from a dataset collected in the Vals Valley in Tyrol, Austria, where a permanently installed laser scanner was operated “online” in the area of a rockfall in 2021. Focus of the research is the integration of a PLS into a risk management framework from an engineering geodetic point of view. Four fundamental processing steps have to be performed in the context of a monitoring with PLS: (1) the data acquisition of a single epoch, (2) the deployment of a redundant data management as well as a secure data communication to central servers, (3) the multitemporal data analysis, and (4) the preparation, reporting and presentation of the results to stakeholders. This article is focused on the last two aspects and presents a two-step methodology to automatically derive information from the extensive dataset. First, relevant features are extracted from the full 3D time series of the scene based on 2D raster images by clustering. The resulting information is used in a second step to spatially limit the scene and to implement spatiotemporal segmentation in the regions of interest using 4D Objects-By-Change (4D-OBC).

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