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AV.MAP


Einsatz von hochauflösenden optischen Pléiades Satellitendaten in der Hochgebirgskartographie









Überblick

  Ziel des Projektes ist es, im Zuge der Erstellung einer topographischen Karte des Mt. Kenya im M=1:25.000 innovative Methoden der Hochgebirgskartographie zu entwickeln und für den Österreichischen Alpenverein nutzbar zu machen.

  Die dabei zu entwickelnde Methode wird vor Ort (GNSS Messungen) und mit herkömmlichen Daten und Methoden aus dem Alpenraum validiert. Im Projekt werden daher eine außeralpine (Mt. Kenya) und eine alpine (Stubaier Alpen) Wanderkarte aus hochauflösenden Pléiades-Satellitendaten abgeleitet, sowie nicht ableitbare Informationen im Gelände (Tirol und Kenia) erhoben.

Hier geht es zu den  interaktiven Übersichtskarten interaktive Übersichtskarten

  Die Herstellung der beiden Karten wird im Rahmen der derzeitigen Neugestaltung der Kartographie beim Oesterreichischen Alpenverein (ÖAV) integriert. Der ÖAV nimmt beide Karten in sein Verlagsprogramm auf - Druck und Vertrieb sind damit gewährleistet.

  Neben der Erarbeitung innovativer partizipativer Kartierungsmethoden als neues Feld der Entwicklungsforschung unterstützt das Projekt Gender-Aspekte, fördert den Tourismus im Nationalpark des Mt. Kenya und leistet dadurch einen Beitrag zur endogenen Entwicklung als auch Impulse zur Reduktion von Armut in diesem Gebiet.

Beschreibung

Ziel des Projektes ist es, innovative Methoden für die Hochgebirgskartographie zu entwickeln, indem zwei topographische Karten auf der Basis von VHR Satellitendaten erstellt werden.
Kartenerstellung

Schema Kartenerstellung AV.MAP, Ladner 2015

Im Projekt AV.MAP wird untersucht, wie man diese neu zu entwickelnde Methode in die Alpenvereinskartographie integrieren kann. Dazu werden eine außeralpine und eine alpine Wanderkarte abgeleitet, wobei für erstere keinerlei nutzbare Karten- und Datenmaterialien vorhanden sind, während bei letzterer auf umfangreiche Datensätze und eine analoge Alpenvereinskarte zurückgegriffen werden kann. Ein Vergleich mit herkömmlichen Daten und Methoden in den Alpen soll zeigen, inwieweit sich bisherige durch Begehung erarbeitete Grundlagendaten ersetzen lassen. Des Weiteren liefern die Ergebnisse entscheidende Erkenntnisse zur Entwicklung neuer Guidelines im Rahmen der derzeitigen Neugestaltung der Kartographie beim Oesterreichischen Alpenverein.

Topographische Karten haben trotz zunehmender Verfügbarkeit digitaler Medien an Bedeutung kaum verloren. In Bezug auf Orientierung im Gelände und auch wissenschaftlicher Kartierung werden die Gesamtansicht (Full View), die Bruchsicherheit und die Handhabung im Gelände ohne Strom oder Akkus gegenüber digitaler Medien geschätzt. Um den geforderten Qualitätsanspruch einer Alpenvereinskarte gerecht zu werden, sind nicht ableitbare Informationen jedoch nach wie vor im Gelände zu erheben. Inwieweit die Begehungen jedoch auf ein Minimum reduziert werden können, soll die parallele Entwicklung der alpinen und der außeralpinen Karte zeigen.

Als weiteres gesellschaftlich relevantes Ziel fördert das Projekt explizit den von Einheimischen organisierten Bergsteiger-Tourismus am Mt. Kenya, indem die Community-based Organisationen der Mt. Kenya-Region nicht nur bei Planung und Ausführung partizipieren, sondern auch vom Endprodukt Karte profitieren. Die Einbindung der lokalen Tourismus-Organisationen in die Geländebegehungen sowie in die Diskussion der Karteninhalte ermöglicht einerseits die Aufnahme wertvoller Lokalkenntnisse in die Wanderkarte auch ohne vollständige Begehung der Region. Andererseits kennen die Mt. Kenya-Guides durch den täglichen Umgang mit Trekkingtouristen die besonderen Interessen ihrer Kunden und können dadurch entscheidend zur Attraktivität der Karte beitragen. Außerdem lassen die erstmalige Verfügbarkeit einer qualitativ hochwertigen Wanderkarte zum Mt. Kenya und ihr Vertrieb über das weite Mitgliedernetz des ÖAV langfristig eine Steigerung des Tourismus in der Region erwarten. Darüber hinaus geht mit der Kartenerstellung eine Analyse der sozio-ökonomischen Auswirkungen des afro-alpinen Tourismus auf die Community-based Bergsteigerorganisationen am Mt. Kenya einher, so dass neue Erkenntnisse im Bereich der geographischen Entwicklungsforschung zu Fördermöglichkeiten des endogenen Entwicklungspotenzials durch den Tourismus erarbeitet werden können. Neben zahlreichen methodischen Erkenntnissen werden aus dem Projekt zwei topographische Karten hervorgehen: Eine Trekking-Karte vom Mt. Kenya und eine Hüttenumgebungskarte der Franz Senn Hütte in den Stubaier Alpen. Diese beiden Karten druckt und vertreibt der ÖAV. Insgesamt soll im Zuge des vorliegenden Vorhabens gezeigt werden, inwieweit hochauflösende Fernerkundungsdaten in den Herstellungsprozess eines der weltweit anerkanntesten Anbietern von Hochgebirgskarten integriert und die Kartenproduktion damit – ohne Qualitätseinbußen – effizienter und wirtschaftlicher gestaltet werden kann. Dies betrifft nicht nur die Neuerstellung von Karten im alpinen und außeralpinen Hochgebirge, sondern neben der Fortführung bestehender Kartenblätter auch die blattschnittfreie Produktion von Hüttenumgebungskarten. Die im Projekt generierten Daten werden zusätzlich der Nationalparkverwaltung des Mt. Kenya (Kenya Wildlife Service - KWS) zur Verfügung gestellt, um das Management des Schutzgebietes (Verwaltung, Besucherlenkung etc.) mit dem heutigen Stand der Technik eines Geographischen Informationssystems zu unterstützen.

Pléiades Images

Jedes der Pléiades Tri-Stereo Images (Foreward, Nadir, Backward) besteht aus einem panchromatischen und einem multispektralen Kanal.

Pleiades Kanäle und Bänder

Pléiades Kanäle und Bänder, Ladner 2015

Mit dem Pansharpening wird die hohe spektralte Auflösung der multispektralen Aufnahme mit der hohen geometrischen Auflösung der panchromatischen Aufnahme kombiniert. Diese Bilder dienen dann als Grundlage für Digitalisierungen und Klassifikationen.

pansharpening

Pansharpening von Pléiades Images, Ladner 2015

Aus den Tri-Stereo-Aufnahmen werden mittels aufwändiger Verfahren Geländemodelle für Schummerungen und Höhenlinien erstellt. Tri-Stereo Images

Schema von Tri-Stereo-Pléiades Images, Ladner 2015

Das Ergebnis dieser Verfahren kann als 3D-Geländemodell mit der pansharpend Aufnahme dargestellt werden.

3D Image

3D-Geländemodell (Pléiades-Aufnahmen) der FSH, visualisiert mit ArcScene, Ladner 2016

3D Image

3D-Geländemodell des Mt. Kenia, visualisiert mit ArcGIS Pro, Heller & Ladner 2018

GNSS

An die differenziellen GNSS-Messungen werden unterschiedliche Ansprüche an die Genauigkeit gestellt.

  Ground Control Points (GCP): Messungen für die Georeferenzierung der Pléiades Tri-Stereo Images mittels Trimble CenterPoint RTX im unteren Dezimeterbereich
  Infrastruktur: Messungen für die Infrastruktur mittels Trimble RangePoint RTX im unteren Meterbereich


Um die gewünschten Genauigkeiten zu erzielen, wurden die GPS-Geräte und -Messerverfahren umfangreichen Tests unterzogen und analysiert.

Trimble R1 mit RTX

Genauigkeitsanalyse eines Trimble R1 mit RTX, Ladner 2017

Trimble R1 mit RTX

Genauigkeitsanalyse eines Trimble R1 mit RTX über die Zeit, Ladner 2017

FOTOS

Die Galerie enthält Fotos, welche im Rahmen unserer Kenia-Aufenthalte entstanden sind.

Publikationen

2018

Österreichischer Alpenverein (2018): Neue Alpenvereinskarte: Mount Kenya. Österreichischer Alpenverein, Innsbruck.

Ladner M., Beer, W., Heller, A. (2018): 0/16 Mount Kenia Nationalpark. Österreichischer Alpenverein, Innsbruck.

Ladner, M., Beer, W., Heller, A. (2018): Kartographische Grundlagendaten aus Pléiades Aufnahmen mit ArcGIS Pro. In: Agit – Journal für Angewandte Geoinformatik, 4 – 2018, Salzburg 2018.

Prinz, R., Heller, A., Ladner, M., Nicholson, L., Kaser, G. (2018): Mapping the Loss of Mt. Kenya’s Glaciers: An Example of the Challenges of Satellite Monitoring of Very Small Glaciers. Geosciences 2018, 8, 174.

2017

Heller, A., Ladner, M., Erhard, A., Steinicke, E. (2017): Das neue Bild des Mt. Kenya. Das Projekt 'AV.MAP' und seine Dimension in der Entwicklungszusammenarbeit. In: Innsbrucker Geographische Gesellschaft: Innsbrucker Jahresbericht 2016-2017. Innsbruck: Innsbrucker Geographische Gesellschaft, ISBN 978-3-901182-76-1, S. 63 - 80.

Ennemoser S. (2017): 31/4 Alpenvereinskarte Stubaier Alpen Mitte. Österreichischer Alpenverein, Innsbruck.

Beer, W., Heller, A., Ladner, M. (2017): 150 Jahre Kartografie … und kein bisschen müde. In: Bergauf – Das Magazin des Österreichischen Alpenvereins. Heft 01.2017 Innsbruck 2017, S. 32 – 35.

Ladner, M., Heller, A., Grillmayer, G. (2017): GNSS und Pléiades-Bilder in der Hochgebirgs­kartographie. In: Agit – Journal für Angewandte Geoinformatik, 3 – 2017, Salzburg 2017, S. 13 – 23.

Himmelreich, L. C., Ladner, M., Heller, A. (2017): Pléiades Tri-Stereo Bilder im Hochgebirge – eine Parameterstudie mit PCI Geomatics. In: Agit – Journal für Angewandte Geoinformatik, 3 – 2017, Salzburg 2017, S. 153 – 162.

Masterarbeiten am Institut für Geographie

Schorer, M. (2017): Landbedeckung in der Alpenvereinskartographie. Möglichkeiten einer GIS-basierten Ableitung aus Sentinel-2 Daten.

Himmelreich, L. (2017): DHM Ableitungen aus Pléiades Tri-Stereo Satellitenbildern im Hochgebirge. Digitale Höhenmodelle verschiedener Softwareprodukte im Vergleich zu ALS Daten.

Ennemoser, S.(2016): GIS-Kartographie am Beispiel der Franz – Senn – Hüttenumgebungskarte.

Bachelorarbeiten am Institut für Geographie

Nödel J. (2017): Sichtbarkeitsanalysen zur Auswahl der geeigneten Satellitendaten für die moderne (Hochgebirgs-) Kartographie am Beispiel des Umgebungsbereichs der Franz-Senn-Hütte in den Stubaier Alpen.

Rückblick


2018



8.11.     NEWS: Neue Alpenvereinskarte: Mount Kenya
Oktober     SHOP: 0/16 Alpenvereinskarte mit Begleitheft Mount-Kenya-Nationalpark, Österreichischer Alpenverein
4.-6.7.     AGIT, Universität Salzburg
 
 AV-Map Team: Beer, Heller, Ladner
 Vorträge und Artikel

 Kartographische Grundlagendaten aus PléiadesAufnahmen mit ArcGIS Pro (Martin Ladner, Werner Beer, Armin Heller)
26.6.     Abschlusspräsentation AV.MAP, ÖAV Innsbruck
Mai Felszeichnung und Schutt für Maßstab 1:25.000 berechnet
11.5.    AV.MAP in Geosciences:
Prinz, R., Heller, A., Ladner, M., Nicholson, L., Kaser, G.: Mapping the Loss of Mt. Kenya’s Glaciers: An Example of the Challenges of Satellite Monitoring of Very Small Glaciers.
In: Geosciences 2018, 8, 174.
April deutscher Text des Begleitheftes fertiggestellt
März Nummernsystem für Wege entwickelt
Februar Verbesserung Geländemodell im Gipfelbereich
Jänner Entscheidung die Karte mit ESRI ArcGIS Pro zu erstellen
Recherchen für das Begleitheft abgeschlossen

2017



Dezember Projektverlängerung bis Ende Juni 2018
Oktober Orthorektifizierung der pansharpend Pléiades-Aufnahmen von Kenya abgeschlossen
Oktober    AV.MAP im Innsbrucker Jahresbericht:
Heller, A., Ladner, M., Erhard, A., Steinicke, E.: Das neue Bild des Mt. Kenya.
In: Innsbrucker Geographische Gesellschaft, Innsbrucker Jahresbericht 2016-2017, Innsbruck 2017, S. 63-80.
Juli    AV.MAP Karte FSH:
Ennemoser S.: 31/4 Alpenvereinskarte Stubaier Alpen Mitte.
Österreichischer Alpenverein, Innsbruck.
5.-7.7.     AGIT, Universität Salzburg
 
 AV-Map Team: Heller, Ladner
 Vorträge und Artikel

 GNSS und Pléiades-Bilder in der Hochgebirgskartographie (Martin Ladner, Armin Heller, Ekkehart Grillmayer)
 Pléiades Tri-Stereo-Bilder im Hochgebirge - eine Parameterstudie mit PCI Geomatics (Laura Christin Himmelreich, Martin Ladner, Armin Heller)
11.-24.2.     dritter Geländeaufenthalt Mt. Kenia Nationalpark (Aktualisierungen und GNSS-GCP - Auszug)
 
 Organisatorisches: KWS (Naru Moru), GPSC (Naro Moru)
 Team: Heller, Beer, Ladner
 Geländearbeit (2.000hm bis 5.000hm): 1 Team

  Routen/Gates: Naro Moru, Sirimon, Timau, Kihari
  POIs: Point Lenana, Aussichtspunkt Mackinders, etc.
  Hütten/Camps: Austrian Hut, Mackinders Camp, Met Station, Old Moses Camp, etc.
  etliche Ground Control Points
6.-10.2.     Geoinformatik-Workshop mit KWS, Nyeri
 
 AV-Map Team: Heller, Beer, Ladner
 Inhalte: Projektvorstellung, GNSS, Geländemodelle mit Ableitungen, Hydrologie und Kartographie
Jänner    AV.MAP im Bergauf Mitgliedermagazin des Österreichischen Alpenvereins Nr. 1/17:
150 Jahre Kartografie...
 
2016



24./25.8.  Pléiades-Daten FSH: Aufnahme und Auslieferung
15.8.-30.9. Aufnahmefenster FSH erneut geöffnet
15.7.-14.8.     zweiter Geländeaufenthalt Mt. Kenia Nationalpark (Erhebung Kartengrundlagen - Auszug)
 
 Organisatorisches: KWS (Nairobi), GPSC (Naro Moru), NACOSTI
 Team: Heller, Beer, Ennemoser, Erhard, Ladner
  Geländearbeit (2.000hm bis 5.000hm): 2 Teams - jeweils 14 Bergtage, über 10.000hm, ca. 250km

  Routen/Gates: Burguret, Chogoria, Irangi, Ithanguni, Kamweti, Naro Moru, Sirimon, Timau
  POIs: Point Lenana, Ithanguni, Rutundu, Mugi Hill, Picnic Rocks, Hausberg Col, Nithi Falls, The Gates, etc.
  Hütten/Camps: Austrian Hut, American Camp, Meru Bandas, Shiptons Camp, Two Tarn Hut, Mackinders Camp, Met Station, Old Moses Camp, etc.
  Seen: Lake Michaelson, Lake Ellis, Lake Alice, Lake Hohnel, Hut Turn, Hausberg Tarn, Teleki Tarn, etc.
22.6. gemeinsamer Abschlußtest für Geländearbeiten, Innsbruck
11.6. Outdoor I.Hilfe-Kurs, Innsbruck
26.-30.4. 10th Mountain Cartography Workshop, Berchtesgaden/Deutschland
4.3. ESRI Schweiz, Zürich/Schweiz
3.3. Schweizer Bundesamt für Landestopografie swisstopo, Wabern/Schweiz
2.3.  Pléiades-Daten Kenia: finale Lieferung
29.2. Pléiades-Daten Kenia: zweite Teillieferung
15.-26.2.     erster Geländeaufenthalt Kenia (Organisation, GNSS-GCP)
 
 - Österreichische Botschaft, Nairobi
 - KWS, Nairobi
 - Karatina Universität, Karatina
 - Guides and Porters Safari Club, Naro Moru
 - Mt.Kenya Chogoria Guide & Porters (Tony), Chogoria
5.2. Pléiades-Daten Kenia: erste Teillieferung

2015



1.10. Aufnahmefenster Mt.Kenya geöffnet
15.7.-30.9. Aufnahmefenster FSH geöffnet
12./13.8.     Geländeaufenthalt FSH mit Test R1
15.-17.9. Intergeo Stuttart
Sept Plattform eingerichtet (AGS mit Postgres)
01.07.    Projektstart
11.05.    Kick-off Meeting, Innsbruck (Institut für Geographie)
Unterstützung

Trimble
Die Umsetzung dieses Projektes wird durch Trimble unterstützt!
Für die Feldarbeiten werden uns diverse Empfänger und Korrekturdienste zur Verfügung gestellt.

AllTerra Österreich GmbH Vielen Dank auch an unseren Ansprechpartner AllTerra Österreich GmbH im Bereich Global Navigation Satellite System (GNSS)!

GSM profi
Für die Verständigung während der Geländeaufenthalte in Kenia und für eventuelle Notfälle beziehen wir unsere Satellitentelefone von: GSM profi.
Impressum

FFG
FFG ASAP Projekt (4948512)
Laufzeit 07/2015-12/2017 (verlängert bis 06/2018)

Projektleiter
Ass.-Prof. Mag. Dr. Armin Heller