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Ott et al.

Vergleich der Effizienz von Oberflächendetektion durch Terrestrisches Laserscanning und UAV-Photogrammetrie für Landschaftsanalysen auf unterschiedlichen räumlichen Skalen

Simone Ott
, Leibniz Universität Hannover, Institut für Erdsystemwissenschaften, Physische Geographie und Landschaftsökologie
Alexander Störmer
, Leibniz Universität Hannover, Institut für Erdsystemwissenschaften, Physische Geographie und Landschaftsökologie
Benjamin Burkhard
, Prof. Dr.
, Leibniz Universität Hannover, Institut für Erdsystemwissenschaften, Physische Geographie und Landschaftsökologie
15. Mai 2025 | 16:15 - 17:00

Moderne Erfassungsmethoden wie UAV-Photogrammetrie und terrestrisches Laserscanning (TLS) haben die Monitoring von Veränderungen natürlicher Oberflächenstrukturen und -prozesse vereinfacht und beschleunigt. Trotz des Fortschrittes bleiben Herausforderungen bestehen, insbesondere in dynamischen natürlichen Umgebungen. Dies führt zu Unterschieden in der Datenaufnahme, welche die Vergleichbarkeit der Aufnahmen verschiedener Objekte einschränkt. Die beiden Erfassungsmethoden unterscheiden sich grundsätzlich im zeitlichen und finanziellen Aufwand, der Handhabung, der Technik aber auch je nach Situation und Untersuchungsobjekt in ihrer Anwendbarkeit. In diesem Beitrag wird der Vergleich der Effizienz von UAV-Photogrammetrie und TLS in der Analyse von zwei unterschiedlichen natürlichen Landschaftsstrukturen auf verschiedenen räumlichen Skalen vorgestellt. Dafür diente als kleinräumige Skala ein 2 m x 3 m Plot einer vegetationsfreien Ackerfläche in Niedersachsen sowie als großskaligeres Beispiel ein Palsa (Torferhebung im Permafrost) mit einer Ausdehnung in 2023 von etwa 0,1 ha in Nordfinnland. Mithilfe des Laserscanners Imager 5010X (Z+F) und der DJI Phantom 4 Pro V2 generierte Oberflächenmodelle werden auf ihre Genauigkeit insbesondere bezüglich des vertikalen Versatzes zu GNSS-RTK-Referenzpunkten im jeweiligen Untersuchungsgebiet verglichen. Zusätzlich zu dem Vergleich auf Skalenebene wird in Bezug auf die UAV-Befliegungen der Einfluss unterschiedlicher Flughöhen (15 m, 30 m, 40 m, 60 m, 100 m) und Aufnahmewinkel (45°, 90°) auf die Genauigkeit der Ergebnisse betrachtet. Während bei der Nutzung von UAV-Photogrammetrie je nach Flughöhe beispielsweise der „Dome-Effekt“ als systematische Verzerrung eintreten kann, ergeben sich beim TLS je nach Größe des Untersuchungsobjektes Ungenauigkeiten aufgrund von Verschattungen (Beam Footprint). Auch die unterschiedlichen Punktwolkendichten können Abweichungen erzeugen, die je nach Fragestellung,- beispielsweise bei Untersuchung der Veränderung von Bodenoberflächenrauigkeit, relevant werden können. Die Ergebnisse zeigen, dass die Wahl der Erfassungsmethode stark von der Skalenebene und den spezifischen Anforderungen des Projektes abhängt. Allgemein lässt sich sagen, dass das TLS eine sehr hohe Punktdichte und Detailgenauigkeit im kleinskaligen Bereich liefert, während mit UAV-Photogrammetrie großskalige Erhebungen effizienter erfasst werden können. Die Analyse verdeutlicht kritische Schwellenwerte, ab denen der Einsatz von TLS weniger geeignet oder UAV-Photogrammetrie limitiert ist. Abschließend werden Empfehlungen für die optimale Methodenauswahl in Abhängigkeit von Objektgröße, Geländegegebenheiten, Zeitaufwand und Zielgenauigkeit gegeben, um zukünftige Studien in ähnlichen Umgebungen zu optimieren.