Forschung

Die Gefahrenanalyse für Murenprozesse nach dem Stand der Technik erfordert den Einsatz von komplexen numerischen Modellen, deren Weiterentwicklung sowohl den neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen als auch der Anpassung an die Erkenntnisse der Ingenieurpraxis folgen muss. Im Projekt DebrisFrame werden Grundlagen für ein Muren-Modellierungs-framework auf Basis der digitalen Simulationswerkzeuge von des offenen Lawinensimulationsframework AvaFrame entwickelt. Grundsätze der Entwicklungsumgebung sind, die Quelloffenheit, Benutzerfreundlichkeit, umfassende Dokumentation, und die Empfehlungen hinsichtlich einer praxisrelevanten Parametrisierung. Der Fokus der Entwicklungen liegt primär auf der operationellen Anwendbarkeit in Österreich, gleichzeitig werden auch die Grundlagen für die akademischen Anforderungen der Ausbildung und Forschung gelegt werden. Auf Basis von AvaFrame werden Funktionen auf einer ähnlichen Basis wie AvaFrame Grundlagen für spezielle Muren-Module/Werkzeuge geschaffen. Daten von Muren-Ereignissen von ausgewählten Ereignisdokumentationen und aktuellen Monitoringstationen werden systematisch aufbereitet und dienen als Referenzereignisse sowie Benchmarks für die Modelltestung. DebrisFrame soll als Basis für die Weiterentwicklung eines operativen Muren-Modells für die Ingenieurpraxis dienen. Das Projekt stellt eine wesentliche Innovation im Bereich der Muren-Simulation dar. Durch die verbesserte Ermittlung von Prozessbereichen und auftretenden Kräften unterstützt die Ermittlung von Exposition und Vulnerabilität im Risikomanagement.

Dieses Projekt beinhaltet die Datenauswertung der ersten operationellen Daten von in Vorprojekten entwickelten Sensoren mittels UAV/UAS zur kontakt- und berührungslosen Erfassung von Schneedaten. Durch diese Methode können störungsfreien Messung von Temperatur, Feuchte, Druck und Bewegung in Lawinenhängen erfolgen. Die Ausbringung der Sensoren in einem Testfeld im freien Gelände erfolgt mittels UAV/UAS. Ein Sensornetzwerkes bestehend aus mehreren Sensormessboxen wird an gezielten Teststandorten aufgebaut. Eine regelmäßige Datenerfassung erfolgt über eine mobile Basisstation welche stationär/ oder mobil an UAV situiert ist. Weiters wird ein Konzept entwickelt, wie Lawinenkommissionen die Daten zur Einschätzung von lokalen Lawinenhängen nutzen können. Wir haben in vorhergehenden Projekten bereit ein Messsystem für die Feuchte- und Temperaturmessungen in unzugänglichen Lawinenanrissgebieten, insbesondere bzgl. Gleitschneelawinen, entwickelt. Mit dem in den Vorprojektenentwickeltem Messsystem starten wir heuer die erste operationelle Saison, an echten für die ÖBB relevanten Lawinenhängen. Die Messergebnisse werden auf ihre Praxistauglichkeit überprüft, mit Referenzmessungen validiert, die Daten wissenschaftlich ausgewertet, und ein Abschlussbericht verfasst. Als wissenschaftliche Publikation haben wir eine SCI Publikation zum Ziel.

Hydrographische Vermessung von fünf Kolken im Flussbett des Wienflusses 1) Hydrographische Vermessung a) Unbemanntes Messboot für den Einsatz in sehr kleinen Gewässern Das Messboot umfasst eine teilautonome Navigationseinheit mit survey-grade Satellitennavigationseinheit (GNSS) mit Doppel-Antennensystem für die präzises Ausrichtung des Messbootes. b) Fächerecholot (MBES) Norbit iWBMS (minimale Wassertiefe unter dem Schwinger: 0,2 m) Das MBES scannt den Boden des Flussbettes flächendeckend mit 512 Strahlen pro Ping ab. Durch die Möglichkeit des Verschwenkens des Fächers können angrenzende Bereiche erfasst werden, welche aufgrund der Wassertiefe mit dem Boot nicht befahren werden können, insbesondere aber können dadurch seitlich steil aufsteigende Uferbereiche (Abbrüche) erfasst werden. c) Postprozessierung der Echolot-Messdaten Die vorhandenen geringen Wassertiefen und engen Kolkbereiche verursachen starke Mehrwegreflexionen der Signale, welche eine umfassende manuelle Nachbearbeitung der Messdaten erfordert. Diese beinhalten die manuelle Bereinigung der Punktwolke von Mehrwegreflektionen sowie das Filtern der Datensätze für die nachfolgende DGM-Erstellung. DGM-Erstellung des erfassten Unterwasserbereiches mit einer Rasterweite von 20 cm 2) Terrestrisch photogrammetrische Aufnahme und Auswertung der Kolk-Randbereiche Aufgrund des durch das Auspumpen des Wienflusses stark verringerten Wasserspiegels sind die Kolke nicht mehr bis zu ihrer Oberkante mit Wasser bedeckt. Somit können entgegen der ursprünglichen Planung die Kolkrandbereiche nicht mit dem Echolot erfasst werden. Aus diesem Grund entschied man sich für eine photogrammetrische Aufnahme und Auswertung der Kolk-Randbereiche. Die photogrammetrischen Aufnahmen werden mittels structure from motion (SFM) Verfahren ausgewertet und die Oberfläche als 3D-Punktwolke dargestellt. Die Punktwolke wird gefiltert und Artefakte der Auswertung werden manuell bereinigt. In Hinblick auf eine Zusammenführung der Unterwasserwasser-DGMs mit den Oberflächen-DGMs der Kolkbereiche werden die wasserbedeckten Bereiche des Oberflächenmodells manuell ausmaskiert.