Helikite
Innovative Methoden zur hochauflösenden digitalen Erfassung und automatisierten Klassifikation von Seeuferbereichen in Kärnten
Für die Umsetzung der europäischen Wasserrahmenrichtlinie stellen das Monitoring und die Nutzungsklassifikation der Seeuferbereiche wichtige Methoden für die Qualitätsbeurteilung von Seen dar.
Aktuell wird diese Beurteilung hinsichtlich des möglichen Renaturierungspotenzials von Personen mit Expertenwissen auf Grundlage von Videobefahrungen per Boot durchgeführt. Auf Grund der flachen Aufnahmewinkel durch die Videoerfassung vom Boot aus können nur die unmittelbar an das Wasser angrenzende Bereiche visuell erfasst werden, weitere, von der Wasserlinie entfernte Uferbereiche sind oft nicht sichtbar bzw. auch durch Ufervegetation bedeckt.
Die nachfolgende manuelle Auswertung der Videos durch Fachleute ist sehr aufwendig und die Klassifikationsergebnisse stark von der Erfahrung der jeweiligen Personen abhängig.
Im Rahmen des Pilotprojektes „Innovative Methoden zur hochauflösenden digitalen Erfassung und automatisierten Klassifikation von Seeuferbereichen in Kärnten“ wurden am Beispiel des Ossiachersees in Kärnten neue Methoden für die Kartierung des Seeufers angewendet und hinsichtlich ihrer Praxistauglichkeit kritisch reflektiert.
Dieses Pilotprojekt wurde aus den Erträgen der Motorbootabgabe von der Kärnten Seenkommission beauftragt und in enger Zusammenarbeit mit dem Kärntner Institut für Seenforschung erfolgreich umgesetzt.
Für die Datenerfassung wurden 2 Helikitebefliegungen am 18.11.2024 und am 08.09.2025 gemeinsam mit dem Kärntner Institut für Seenforschung durchgeführt.
Helikite-Aufbau und Befüllung mit Heliumgas
Pentacam - 5 x SONY ILCE-QX1 Systemkameras á 20 MP mit GNSS im Speziellgehäuse
Helikite-Gesamtsystem während der Datenerfassung
Für die Missionen wurden jeweils ca. 3.000 Einzelbilder aus einer Flughöhe von ca. 60 m aufgenommen. Die resultierende Bodenauflösung betrug 8 mm/Pixel bei einer erfassten Fläche von 0,25 km². Die aufgenommenen Bilddaten beider Missionen wurden mittels photogrammetrischer Verfahren zu georeferenzierten Orthomosaiken prozessiert. Aufbauend auf diesen Orthomosaiken wurde eine automatisierte Objektklassifikation durchgeführt, wobei unterschiedliche Objektklassen des Uferraums anhand spektraler und geometrischer Merkmale voneinander unterschieden wurden.
Die photogrammetrische Verarbeitung der Bilddaten erfolgte in mehreren aufeinander aufbauenden Schritten. Zuerst wurde eine Sparse Point Cloud erzeugt, welche die relative Kameraposition, -orientierung sowie eine erste dreidimensionale Struktur des Untersuchungsgebiets beschreibt.
Darauf aufbauend wurde eine Dense Point Cloud berechnet, die eine hochaufgelöste, flächendeckende dreidimensionale Darstellung der Gelände- und Objektoberflächen liefert. Aus der dichten Punktwolke wurde anschließend ein Digitales Oberflächenmodell (DSM) interpoliert, das die Höhenverteilung sämtlicher oberirdischer Objekte inklusive Vegetation und Bauwerke abbildet.
Als finales Produkt wurde aus den entzerrten Einzelbildern und dem DSM ein georeferenziertes Orthomosaik erzeugt. Dieses stellt eine maßstabsgetreue, verzerrungsfreie und hochaufgelöste Abbildung des Uferbereichs dar und bildete die Grundlage für die nachfolgende automatisierte Objektklassifikation.
Orthomosaik der Mission vom 08.09.2025 mit einer Bodenauflösung von ca. 8 mm
3D Punktwolke in RGB und die berechneten z-normals zur Ableitung von anthropogenen Einbauten
