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Titelaufnahme

Titel
Image analysis as a methodological tool for soil erosion studies / submitted by Thomas Bauer
VerfasserBauer, Thomas
Begutachter / BegutachterinKlik, Andreas ; Zechmeister-Boltenstern, Sophie
Betreuer / BetreuerinKlaghofer, Eduard ; Strauss, Peter ; Rampazzo, Nicola ; Petizcka, Robert
Erschienen2015
Umfang127 Bl. : Ill., graph. Darst., Kt.
HochschulschriftWien, Univ. für Bodenkultur, Diss., 2015
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Bodenerosion / Bodenbedeckung / Bodenrauigkeit / Bodensetzung / Rohdichte / Photogrammetrie / Langzeitversuch / Bodenoberfläche
Schlagwörter (EN)Soil erosion / soil cover estimation / soil surface estimation / soil consolidation / bulk density estimation / photogrammetry / soil roughness change
Schlagwörter (GND)Bodenerosion / Fernerkundung / Fotogrammetrie
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-18739 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
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Image analysis as a methodological tool for soil erosion studies [13.37 mb]
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Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Diese kumulierte Doktorarbeit beinhaltet zwei Methoden und deren Anwendungen für die Bestimmung von Eingangsparametern in Bodenerosionsmodellen. Es wurde eine photographische Methode für die Erfassung der Bodenbedeckung von Mulch- und Pflanzenmaterial auf Ackerstandorten entwickelt. Diese Methode beruht auf objekt-basierter Bildanalyse. Es werden nicht einzelne Pixel betrachtet, vielmehr liegt der Fokus auf Objekten, bestehend aus Pixel mit ähnlichen Eigenschaften. Eine Kalibrierung, Validierung und Vergleich zu einer manuellen Methode wurde durchgeführt. Die objekt-basierte Auswertung ist erheblich schneller, objektiver und von der Genauigkeit ähnlich der manuellen Methode. Die zweite Methode beruht auf der Generierung von digitalen Bodenoberflächenmodellen mittels Photogrammmetrie. Herangehensweise und Handhabung wurde etwickelt. Kameras, Objektivaufsätze und Genauigkeit der Methode wurden auf ihre Eignung zur detailreichen Abbildung der Bodenoberflächen getestet. Der anschließende Teil dieser Doktorarbeit beschäftigt sich mit der Anwendung der photogrammetrischen Methode für die Bestimmung von Volumenveränderungen und Trockendichten. Die Ergebnisse aus den Versuchen zeigen, dass gleiche Ergebnisse erzielt werden wie mit vergleichbaren Methoden (Stechzylinder - und Sandersatzmethode). In Feldversuchen wurden unterschiedliche Bewirtschaftungsmaßnahmen auf ihre Wirkung im Bezug zur Bodensetzung und Rauigkeitsveränderung durch Niederschlag unter Verwendung der photogrammetrischen Methode untersucht. Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen, dass die physikalischen Bodeneigenschaften und die Art der Bearbeitungsgeräte die initiale Bodenrauigkeit wesentlich beeinflussen. Zusätzlich konnten durch die Erfassung der Bodensetzung die Bearbeitungsmethoden (konventionell und minimal) unterschieden werden. Durch die Anwendung der hier vorgestellten Methoden können Eingangsparameter für Bodenerosionsstudien leichter und exakter bestimmt und erfasst werden.

Zusammenfassung (Englisch)

This cumulated doctoral thesis deals with the development and application of two methods for the estimation of commonly used parameters in soil erosion studies. An object-based image analysis method for soil cover estimation by residues and living plants was developed. The classification algorithm uses objects resulting of several pixels with similar characteristics. This method was calibrated under laboratory conditions and validated during field campaigns. The validation demonstrated that the object-based soil cover estimation method is faster, better reproducible and the accuracy is comparable to a manual method. The generation of digital soil surface models by using photogrammetry was developed for analysing soil surfaces. After elaboration of the methodological approach and proving accuracy, different cameras and settings were tested. The developed photogrammetric technique was later utilized for analysing soil volume, soil volume change and bulk densities. The results of the photogrammetric measured bulk densities were compared to the excavation method and the core method. The photogrammetric bulk density estimation was able to produce accurate soil bulk densities for several soil textures. Even for soils with high stone content comparable results were obtained. As a next step soil surface roughness changes and soil consolidation driven by rainfall were photogrammetrically monitored for different field sites and long term management practices. Soil physical properties and different management tools influence initial soil surface roughness. Long-term conventional and reduced management practices can be distinguished by comparing results of the photogrammetric soil consolidation estimation. Fertilizer applications over long periods (mineral, organic, no fertilizer) did not lead to a different soil consolidation or soil roughness. The introduced methods allow a simple and accurate estimation of parameters that are frequently used in soil erosion studies.