Skalen und Hierarchien in der Klassifikation von Landformen

Digitale Geländemodelle (DGM) bzw. Digitale Landschaftsmodelle (DTM) werden in vielen Anwendungen eingesetzt. Es fehlen jedoch skalen-übergreifende hierarchische Modellierungsmethoden. Das Projekt will ein konsistentes Methodengerüst der hierarchischen Organisation von Topographie schaffen und damit die Grundlage einer hierarchischen Geomorphometrie. Über Feldarbeit und Verifikation der Ergebnisse im Gelände wird die Methodik für Anwendungen über die Geomorphometrie hinaus getestet. Basierend auf einem multi-skalaren Fuzzy Logik Ansatz werden 1) charakteristische Skalen und Parameter über Skalen hinweg differenziert, 2) die Signifikanz der morphometrischen Ergebnisse über Skalen hinweg eruiert, und 3) eine geschachtelte Hierarchie an Geländeformen geschaffen, die morphometrisch und morphologisch relevant sind. Die Ergebnisse des Projekts sind wichtig für die Weiterentwicklung der Geomorphologie und der Modellierung der Umwelt über Skalen und Maßstäbe hinweg. Dies ist bisher kaum abgedeckt. Das Projekt hat das Potenzial neue Wege in der automatischen Erkennung, Charakterisierung und Klassifikation von Geländeformen zu ebnen.

Landformen sind geomorphologische Einheiten, die vor allem durch ihre Form und Lage im Gelände, eine Landschaft charakterisieren. Die Ausprägung einer Landform hängt von den geomorphologischen Prozessen ab, die auf sie einwirken bzw. eingewirkt haben, z.B. wird ein Schwemmkegel durch wasserbezogene Prozesse geschaffen und geprägt. Früher wurden die Lage und die räumliche Ausdehnung solcher Formen direkt im Gelände oder anhand von Luftbildern kartiert, was jedoch einer gewissen Subjektivität unterliegt und für große Gebiete sehr aufwändig ist. Heutzutage sind es vor allem Digitale Geländemodelle (DGM), die die Grundlage für die computergestützte Kartierung von Landformen bilden. Wissenschaftler beschäftigen sich intensiv mit der Erforschung von Methoden, die automatisiert grundlegende Landformen erkennen und abgrenzen, wobei der gesamte Prozess möglichst übertragbar sein soll. Das SCALA Projekt hat Methoden entwickelt, um solche generischen, d.h. nicht prozess-spezifischen, also nur auf Basis der Form und Lage beschreibbaren Landformen automatisiert abzugrenzen. Das Projekt hat sich insbesondere mit Fragen zum räumlichen Maßstab und zur Hierarchie von Landformen im Kontext ihrer computerbasierten Klassifikation auf Basis von DGM beschäftig. Je nach Betrachtungsmaßstab kann eine einzelne Landform abgegrenzt werden oder diese einer größeren Einheit zugeschlagen werden. Die hierarchischen Strukturen von Landformen konnten in mehreren Fachzeitschriften- Artikeln nachgewiesen werden. Methodisch wird der hierarchische Aufbau von Landformen einerseits mittels statistischer Verfahren und andererseits mit einem Wissensbaum, der als Grundlage für die Klassifikation dient, umgesetzt. So konnten "charakteristische Maßstabsskalen" gefunden werden, die unabhängig von der Wahrnehmung des Forschers nachweisbar sind. Im SCALA Projekt wurde eine weltweite Klassifikation von Landformen entwickelt und international bekannte Forscher eingeladen, die Resultate auf einer Internetseite hinsichtlich ihrer Genauigkeit und Übereinstimmung mit bestehenden Kartenwerken zu bewerten. Dies war ein großer Erfolg und wurde entsprechend publiziert: Die überwiegende Mehrheit der Fachnutzer attestierte hohe Übereinstimmungen mit den ihnen bekannten Vergleichskarten. Die Klassifikationsmethode wurde auch als transparent und übertragbar angesehen. Darüber hinaus wurde die Methode auch erfolgreich für Anwendungen in der Bodenforschung und in der Archäologie eingesetzt.