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Vergleich verschiedener Methoden zur Bestimmung der Oberflächenbeschreibung besiedelter Gebiete für die
Modellierung des Schmutzeintrags in das Abwasserkanalnetz
Konrad Ringle
Manfred Sties
Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung
Universität Karlsruhe
Deutschland
email: {ringle, sties}@ipf.bau-verm.uni-karlsruhe.de
Commission VII, Working Group 9
01. April 1996
KEY WORDS: Remote, Sensing, Human.Settlement, Land_Use, Rectification, Classification, Multispectral Scanner Imagery
ABSTRACT
In order to model and predict the amount of pollutants transported by rain from the ground surface into the waste water
pipeline system of any community, we need actual and precise surface description data as input. It was the aim of the project
reported here to apply different methods for the evaluation of surface descriptions and to compare the results. Different classes
representing different types of ground sealing (closed surface) and only one class representing non sealed surfaces were to be
distinguished. Two suburbs of approx. 6 km? size each of the city of Karlsruhe containing different housing structures were
selected as test areas.
KURZFASSUNG
Die Modellierung des Schmutzstoffeintrags in das Kanalnetz einer Gemeinde braucht als Eingabedaten eine móglichst genaue
Oberflächenbeschreibung. Ziel des hier dargestellten Projekts war es, verschiedene Methoden zur Bestimmung einer aktuellen
Oberflächenbeschreibung anzuwenden und die Ergebnisse zu vergleichen. Die Oberflàchenbeschreibung soll verschiedene Klas-
sen versiegelter Flächen und die Klasse der unversiegelten Flächen ausweisen. Als Testgebiete wurden zwei Vorortsiedlungen
unterschiedlicher Struktur mit einer Größe von je etwa 6 km? im Stadtgebiet von Karlsruhe gewählt.
1 EINLEITUNG
Die ständige Ausweitung von Siedlungs- und Industriegebie-
ten hat eine entsprechend steigende Belastung der Gewässer
zur Folge. Diese Belastung drückt sich sowohl in einer Zunah-
me der Wassermengen als auch in einer Verschlechterung der
Gewässergüte aus. Zur quantitativen Bestimmung und ggf.
auch Vorhersage der Belastungen, die aus besiedelten Gebie-
ten stammen, wird vom Institut für Siedlungswasserwirtschaft
der Universität Karlsruhe in Zusammenarbeit mit verschie-
denen Partnern ein umfangreiches Forschungsprojekt durch-
geführt ([Hahn 1993]). Die dort vorgesehene Modellierung
des Schmutzstoffeintrags in das Kanalnetz braucht als Einga-
bedaten eine möglichst genaue Oberflächenbeschreibung der
betrachteten Gebiete. Ziel des hier dargestellten Projekts war
es, verschiedene Methoden zur Bestimmung einer aktuellen
Oberflächenbeschreibung anzuwenden und die Ergebnisse zu
vergleichen. Die Oberflächenbeschreibung soll verschiedene
Klassen versiegelter Flächen und die Klasse der unversiegel-
ten Flächen ausweisen. Als Testgebiete wurden zwei Vorort-
Siedlungen unterschiedlicher Struktur mit einer Größe von je
etwa 6km? im Stadtgebiet von Karlsruhe gewáhlt.
2 VERFAHREN DER —
OBERFLACHENBESCHREIBUNG
Als Eingabedaten für die Modellierung des Schmutzstoffein-
trags in das Kanalnetz werden digitale Datensätze benötigt.
Als Verfahren zur Gewinnung solcher Daten wurden deshalb
* die (manuelle) Digitalisierung der Grundkarte DGK 5,
* die rechnergestützte Auswertung von Scannerbildda-
ten,
e die rechnergestützte Auswertung von Satellitenbildda-
ten
durchgeführt und verglichen.
2.1 Digitalisierung der topographischen Karte
Im Institut für Siedlungswasserwirtschaft der Universität
Karlsruhe wurden die versiegelten Flächen der Testgebiete
— getrennt für einige Klassen — durch manuelle, rechner-
gestützte Digitalisierung aus den entsprechenden Blättern der
topographischen Grundkarte DGK 5 extrahiert. Die DGK 5
von beiden Testgebieten hatte einen Nachführungsstand von
1989. Eine ausführliche Beschreibung dieser Arbeit ist in
[Trauth 1995] zu finden. Ergebnisse dieses Verfahrens wer-
den in Abschnitt 3 gezeigt.
2.2 Auswertung von Scannerbilddaten
Die Abbildung der Testgebiete wurde mit einem digitalen,
flugzeuggetragenen Zeilenabtaster (Scanner) vom Typ DA-
EDALUS AADS 1268 durchgeführt. Der Zeitpunkt der Be-
fliegung war am 06.09.1993 zwischen 13.00 und 14.00 Uhr,
um möglichst kurze Schattenflächen in den Bilddaten zu er-
halten. Bei einer Flughöhe von 600 m ergibt sich ein Abtast-
fleck von 1.5 m x 1.5 m Größe auf der Erde. Der Flugweg war
so geplant, daß beide Testgebiete durch je 3 parallele Strei-
fen mit einer gegenseitigen Überdeckung von 40 % abgebildet
wurden. Die Testgebiete wurde zugleich mit einer Reihenmeß-
kamera aufgenommem; diese CIR-Luftbilder wurden nur als
visuelle Stütze bei der Klassifizierung der digitalen Bilddaten
verwendet.
Zur Korrektur der geometrischen Verzerrungen haben wir
zunächst ein zweistufiges Verfahren mit parametrischem Ent-
zerrungsansatz gewählt. Dabei wurde zunächst in einem er-
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International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing. Vol. XXXI, Part B7. Vienna 1996
