ANALYSIS OF RIVER BANK EROSION BY COMBINED AIRBORNE AND LONG-RANGE TERRESTRIAL LASER SCANNING: PRELIMINARY RESULTS ON THE VISTULA RIVER

S. Tyszkowski, H. Kaczmarek, S. Linowski, S. Linowski, E. A. Kozyreva
2018 Geodinamika i Tektonofizika  
In our study, high-resolution digital elevation models (HRDEM) were generated by combining the data from airborne laser scanning (ALS, 2012) and long-range terrestrial laser scanning (TLS, 2015) and used for qualitative and quantitative analysis of recent morphodynamic processes in the Vistula river bed near Nieszawa, Central Poland. The study area was a river stretch nearly 1 km long, in its lowland part, with the 440 m wide channel and 3.5-5.0 m high banks. It is located 27 km downstream from
more » ... the reservoir in Włocławek, so it is under the influence of the reservoir. The TLS measurements were performed from the opposite bank of the river, from a distance of up to 750 m. By combining the ALS and TLS data, we investigated and evaluated both the horizontal variations in the height of the river bank and changes in its profile, with a high resolution of about 900 points/m 2 . Our results show that in this river stretch, both the transverse profile of the river bank and the location of its upper edge have been changed during the three years between the ALS and TLS measurement sessions. The scale of this phenomenon varies from a complete lack of erosion to lowering of the upper edge of the cliff by about 1 m, in some points even up to 2 m. The applied methods allowed us to estimate the area of the observed transformations, in contrast to the conventional methods that enable only analyses in selected transverse sections. For citation: Tyszkowski S., Kaczmarek H., Linowski S., Marszelewski W., Kozyreva E.A., 2018. Analysis of river bank erosion by combined airborne and long-range terrestrial laser scanning: preliminary results on the Vistula River. Аннотация: В статье показана возможность создания цифровых моделей высот с высоким разрешением (HRDEM) на основе комбинирования данных воздушного лазерного сканирования (ALS, 2012 г.) и наземного лазерного сканирования (TLS, 2015 г.) для качественного и количественного анализа современных процессов, связанных с морфодинамикой русла реки Висла (недалеко от г. Нишава, Центральная Польша). Изучен участок реки длиной почти 1 км в его низинной части, где русло имеет ширину 440 м, а берега -высоту 3.5-5.0 м, расположенный на расстоянии 27 км ниже по течению от водохранилища в г. Влоцлавек, при этом изученный участок находится под влиянием водохранилища. Измерения методом TLS проводились с противоположного берега реки с расстояния до 750 м. Сочетание данных ALS и TLS позволило исследовать и оценить как горизонтальные изменения высоты берега реки, так и изменения его профиля с высоким разрешением -около 900 точек/м 2 . Полученные результаты показывают, что на данном участке реки в течение трех лет между измерениями, проведенными методами ALS (2012 г.) и TLS (2015 г.), изменились как поперечный профиль берега, так и местоположение его верхнего края. Масштабы изменений варьируются от полного отсутствия эрозии до опускания верхнего края обрыва примерно на 1 м (в некоторых точках даже до 2 м). Использованные методы позволили оценить площадь наблюдаемых изменений, в отличие от обычных методов, которые позволяют проводить только анализ отдельных поперечных разрезов. Ключевые слова: Висла; береговая эрозия; воздушное лазерное сканирование; ALS; наземное лазерное сканирование; TLS; цифровые модели высотных разрезов; HRDEM
doi:10.5800/gt-2018-9-1-0347 fatcat:5y6wx4ijsrgpthkxjilonyht5e