Expositionsanalyse
Die Expositionsanalyse bestimmt die Himmelsrichtung, der jede Zelle einer Geländeoberfläche zugewandt ist, gemessen als Azimut von 0 bis 360 Grad. Sie ist wesentlich für das Verständnis von Sonneneinstrahlung, Vegetationsverteilung, Schneeschmelzmustern und Mikroklimavariationen in Landschaften.
Überblick
Die Expositionsanalyse ist eine Geländeableitung, die für jede Zelle eines digitalen Geländemodells (DGM) die Abwärtsrichtung der maximalen Höhenänderungsrate berechnet. Das Ergebnis ist eine Rasteroberfläche, bei der jeder Zellenwert die Himmelsrichtung (Azimut) darstellt, der der Hang zugewandt ist, typischerweise im Uhrzeigersinn gemessen von Norden (0/360 Grad) über Osten (90), Süden (180) bis Westen (270). Ebenen Flächen ohne Gefälle wird üblicherweise der Wert -1 zugewiesen.
Berechnungsmethode
Die Exposition wird aus einem DGM mithilfe eines 3x3 Bewegungsfensters berechnet, das die partiellen Ableitungen der Höhe in Ost-West-Richtung (dz/dx) und Nord-Süd-Richtung (dz/dy) ermittelt. Der Expositionswinkel wird anschließend als Arkustangens des Verhältnisses dieser Ableitungen bestimmt. Zu den gängigen Algorithmen zählen die Horn-Methode und die Zevenbergen-Thorne-Methode, die beide in Standard-GISGISGeographic Information Systems (GIS) enable users to analyze and visualize spatial data to uncover patterns, relation...-Software verfügbar sind. Das Ergebnis wird in der Regel in acht Haupt- und Nebenhimmelsrichtungen (N, NO, O, SO, S, SW, W, NW) klassifiziert oder als kontinuierliche Oberfläche dargestellt.
Anwendungen
Landwirte und Forstwirte nutzen die Exposition, um Muster der Sonneneinstrahlung zu verstehen, die Pflanzenwachstum, Holzproduktivität und Bewässerungsbedarf beeinflussen. Südexponierte Hänge auf der Nordhalbkugel erhalten mehr direktes Sonnenlicht, was Vegetationstyp und -dichte beeinflusst. Hydrologen kombinieren Exposition mit Hangneigung, um den zeitlichen Verlauf der Schneeschmelze und die Abflussrichtung zu modellieren. Immobilienanalysten bewerten die Sonneneinstrahlung von Grundstücken für Energieeffizienzbewertungen. Ökologen kartieren die Exposition, um Mikroklimata von Habitaten und Verbreitungsmuster von Arten zu verstehen.
Verhältnis zu anderen Geländeableitungen
Die Exposition steht in engem Zusammenhang mit der Hangneigungsanalyse (die die Steilheit misst) und der Schummerung (die Exposition und Hangneigung nutzt, um Beleuchtung zu simulieren). Zusammen liefern diese Geländeableitungen eine umfassende Charakterisierung der Oberflächenmorphologie, die für Geländemodellierung und Landschaftsanalyse unerlässlich ist.
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