Beispiele

Beispiele für aktuelle Produkte der scilands GmbH

Diese Seite gibt Ihnen einen kurzen Überblick über einige unserer entwickelten Werkzeuge und aus-geführten Dienstleistungen. Weiterführende Informationen finden Sie unter den Menüpunkten Pro-dukte und Methoden.

Geomorphometrische Reliefparameter

Die Reliefanalyse auf Basis digitaler Geländemodelle (DGM) hat in den Umweltwissenschaften inzwischen einen festen Platz bei der Analyse und Modellierung raumbezogener Daten eingenommen. In der Bodenkunde hat sich dieses Anwendungsspektrum in Form von speziell auf die Abbildung der Verteilung von Bodenmerkmalen abzielender Reliefparameter etabliert und auch die Abgrenzung von Reliefeinheiten entwickelte sich erheblich weiter. Mit letzterem ist nun die verbesserte und objektivierte Erfassung bodenkundlich homogener Bereiche möglich, erstere lassen sich zur plausiblen Schätzung der Verteilung bestimmter Bodenparametern heranziehen. Von der Modellierung von Klimawandelszenarien bis zur hin zur Bearbeitung von konkreten raumplanerischen Aufgaben wie zum Beispiel Sichtbarkeitsanalyse für Windenergieanlagen, lässt sich ein weiter Bogen der Anwendungen von geomorphometrischen Reliefparametern spannen. Die Abbildung zeigt die kartographische Darstellung des Parameters "TCIlow" in einem Ausschnitt aus dem Allerurstromtal mit angrenzenden Geestplatten.

Modellierung terrestrischer Wasserhaushaltsstufen

Eine solide und wirklichkeitsnahe Modellierung des Wasserhaushaltes auf Grundlage von Reliefeigenschaften und Boden-analysen ist für die forstwissenschaftliche und -wirtschaftliche Bewertung der Standortqualität von essentieller Bedeutung. Vor dem Hintergrund des Klimawandels fällt der Abschätzung des im Mittel pflanzenverfügbaren Wasserangebots eine noch größere Rolle zu. Die Regionalisierung von Punktdaten auf großen und inhomogenen Flächen erfolgt daher auf der Basis von GIS- und statistischen Methoden, mit denen die terrestrischen Wasserhaushaltsstufen der forstlichen Standortskartierung modelliert und kartographisch dargestellt werden. Für die Modellierung der finalen Kenngrößen mit verschiedenen Machine-Learning-Methoden wie Random Forest und logistischer Regression, sind eine Vielzahl von Parametern aus vorhandenen Daten ableitbar. Hierbei kamen sowohl Methoden der räumlichen Analyse (Euklidische Distanz, Kerndichteschätzung) als auch Methoden der Reliefanalyse (Auswertung Digitaler Geländemodelle) zum Einsatz. Die Abbildung zeigt die räumliche Darstellung des finalen Modells für die Wasserhaushaltsstufen auf Grundlage eines Random-Forest-Algorithmus in einem Wuchsbezirk in Baden-Württemberg aus dem Jahr 2022.

Entfernung anthropogener Reliefformen aus digitalen Höhenmodellen

Anthropogene Formen in digitalen Höhenmodellen, wie zum Beispiel Brücken, Dämme oder Straßeneinschnitte, stellen im Rastermodell Barrieren dar, die in der Realität keine sind. Das liegt daran, dass nur der Höhenwert des obersten Objekts, wie in unserer Darstellung die Autobahn, im DGM berücksichtigt wird; der freie Durchfluss unter der Brücke kann im Modell nicht abgebildet werden. Die Brücke stellt also quasi einen Damm dar, der für die Modellierung von Oberflächenabfluss geöffnet werden muss, um eine wirklichkeitsnahe Modellierung von hydrologisch und pedologisch relevanten Parametern zu ermöglichen. Unser Beispiel zeigt den Ausschnitt des Autobahnkreuzes Bockenem der A7 im DGM10. Die Überquerung des Tales durch die Autobahn schneidet einen Leinezufluss vollständig ab. Das Entfernen dieser Form gewährt im Modell den freien Durchfluss des Wassers und erlaubt dadurch die Darstellung plausibler hydrologischer Zustände. Diese Arbeit kann durch ein teilautomatisiertes Verfahren auch für große Flächen in hoher Präzision durchgeführt werden.

Entfernung von Freileitungen aus digitalen Oberflächenmodellen

Hochaufgelöste, luftbildbasierte Oberflächenmodelle erreichen heutzutage eine so hohe räumliche Auflösung, dass selbst Überlandleitungen darin sichtbar sind. Daraus resultiert ein gravierendes Problem: In der Logik des Rastermodells hängen die Leitungen nicht frei in der Luft, sondern bilden den höchsten Punkt schmaler Grate. Diese Artefakte durchziehen die Landschaft wie Mauern, an denen zum Beispiel der Wasserfluss unterbrochen wird. Durch den bei der Scilands GmbH entwickelten Algorithmus können diese unerwünschten Hindernisse flächendeckend und zuverlässig entfernt werden. Eine absolute Notwendigkeit für die exakte ökologische Modellierung und Landschaftsplanung. Das Beispiel zeigt einen Ausschnitt eines Oberflächenmodells bei Hameln vor und nach der Entfernung der Freileitungen.

Erfassung von Böschungsoberkanten und Gewässerrandstreifen

Die Neuregelung des Wasserhaushaltsgesetzes und die Ausführungen in der Düngeverordnung erfordern die Ausweisung der „Böschungsoberkanten“ (BOK) und von „Gewässerrandstreifen“ evt. mit Auswirkungen auf landwirtschaftliche Nutzflächen. Die Scilands GmbH entwickelt derzeit Prozessketten zur automatisierten Ableitung dieser Bezugslinien: Die Böschungsoberkante leitet sich aus dem digitalen Höhenmodell ab. Eine besondere Herausforderung stellt die exakte Verortung der Gewässer dar (linke Abbildung), die in den verfügbaren Geodaten der Länder häufig nicht mit der Genauigkeit des überall verfügbaren DGM1 mithalten kann (siehe auch „Optimierung von Fließgewässergeometrien“). Die BOK definiert sich als Neigungsunstetigkeit im räumlichen Zusammenhang zu Gewässern und wird mit Informationen des mittleren Gefälles (gelb bis rot) innerhalb einer Zone von z.B. 5, 10, 20 und 30 Metern Abstand (hell- bis dunkelblau) attributiert.

Erstellung von Ersatzgewässern, Optimierung von Fließgewässergeometrien

Digitale Höhenmodelle liegen heute bedingt durch Lasertechnologien in verblüffend hohen räumlichen Auflösungen von Meter- oder sogar Zentimeterbereich vor. Die räumliche Genauigkeit der zur Verfügung stehenden digitalen Fließgewässernetze hat sich jedoch nicht in gleichem Maße mitentwickelt; hier kommt es demnach zu starken Unterschieden zwischen Geodatenlayern. Daraus ergeben sich Probleme zum Beispiel bei der Ableitung von Böschungsoberkanten. Die Scilands GmbH hat deshalb ein Verfahren entwickelt, dass auf Grundlage von hochauflösenden Höhenmodellen und vorhandenen Gewässerdaten, exakte Fließgewässerersatzgeometrien generiert. Die Abbildung zeigt ein "geschummertes" Höhenmodell mit dem ursprünglichen, stark generalisierten Fließgewässer (dunkelblau) und die zum Gelände besser passenden Ersatzlinie (t ürkis).

Entfernung der Vegetation auf Ackerflächen

Der Bewuchs mit Nutzpflanzen macht sich auf Ackerflächen durch starkes Rauschen in den Oberflächenmodellen bemerkbar. Zudem bildet die Vegetation quasi die virtuelle Oberfläche; zum Beispiel im Falle eines Maisfeldes kann die Differenz zur tatsächlichen Geländeoberfläche erheblich sein. Die führt erneut zu Problemen und Fehlinterpretationen, wenn oberflächenbasierte Parameter und Prozesse modelliert werden sollen. Die „Vegetationsoberfläche muss also entfernt werden. Diese Eliminierung des Bewuchses erfolgt über ein Absenken der Höhenwerte und anschließende Glättung. Der spezifische Absenkungsbetrag berechnet sich für jedes Feld unter anderem aus der „negativen symmetrischen Reliefenergie“ (Entwicklung scilands GmbH). Die Glättung findet durch einen modifizierten Filter statt. Die untenstehende Abbildung zeigt einen Acker mit Bewuchs (links) und denselben Schlag ohne Bewuchs (rechts).

Identifikation von potentiellen Überschwemmungsgebieten als Folge von Starkregen

Starkregenereignisse nehmen bedingt durch den Klimawandel in den kommenden Jahren und Jahrzehnten voraussichtlich stark zu und damit auch das Risiko elementarer Schäden durch Überschwemmungen. Diese treten gerade in Gebieten auf, in denen dies häufig nicht zu erwarten gewesen wäre, was die Folgen häufig umso gravierender werden lässt. Produkte zum Starkregenrisikomanagement sind von daher bei Versicherungen und Kommunen sehr gefragt. Scilands kann zuverlässig Senkenbereiche und Abflusslinien identifizieren und somit Gebiete mit hohem Gefährdungspotential sichtbar machen. Unser Beispiel zeigt die Überschwemmungsbereiche eines kleinen innerstädtischen Baches in Norddeutschland in Folge eines Starkregenereignisses.

Erstellung von Richtfunk Coverage-Maps und Einbindung des Address-Quality-Checkers

Viele Internetprovider nutzen Richtfunk, um entlegene Ortschaften einzubinden. Die Qualität des Signals hängt dabei von einer Vielzahl unterschiedlicher Faktoren ab. Dazu gehört zum Beispiel die Höhe der Masten, die Offenheit der „Sichtachse“ zwischen Sender und Empfänger und natürlich die Qualität der verbauten Systeme. Auf Grundlage digitaler Oberflächenmodelle und der verwendeten Hardware der Anbieter berechnet Scilands im Auftrag die Netzabdeckung von Funktürmen oder ganzer -turmensembles. In einer Datenbank werden für jedes Haus zum Beispiel die Qualität des Signals, der Standort des nächsten Turms beziehungsweiser derer geeigneter Alternativen und ähnliche Informationen abgespeichert, die für Kunden und Monteure gleichermaßen interessant sind. Andersherum lässt sich ein Abruf aller Adressen im Bereich der Abdeckung für Werbezwecke durchführen.

Quellen: Auszug aus den Geodaten des Landesamtes für Geoinformation und Landesvermessung Niedersachsen 2022

(www.lgln.de) und GEOSN, 2019, Lizenz: dl-de/by-2-0, geodaten.sachsen.de

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