Hydrographische Vermessung von Binnengewässern - Von der relativen Tiefenmessung zum 3-D-Modell

Dieser Beitrag befasst sich mit der Prozessierungskette von der relativen Tiefenmessung hin zu einem 3-D-Modell des Untergrunds von Binnengewässern. Für die effiziente Erfassung der Unterwassertopographie werden häufig Fächerecholote zur mobilen Datenerfassung mit dem Messboot als Trägerplattform für ein Multisensorsystem eingesetzt. Die gesamte Prozessierungskette von der Datenerfassung mit dem Fächerecholot bis zur Erstellung von Höhenmodellen wird beispielhaft dargestellt. Hierbei wird auch auf Aspekte der Datenqualität bei der hydrographischen Vermessung eingegangen.

Mess- und Auswerteprozess bei derhydrographischen Vermessung

Die hydrographische Vermessung mit mobilen Multisensorsystemenerfordert einen komplexen Mess- und Auswerteprozess, umaus den Messungen der einzelnen Sensoren georeferenzierte 3-D-Punktwolken und anschließend Modelle des Gewässergrundszu erstellen. Bild 1 skizziert, wie diese Prozesse im FachbereichGeodäsie an der Hochschule Bochum bei der hydrographischenVermessung von Binnengewässern durchgeführt werden. ZurDatenerfassung wird ein mit einem Fächerecholot ausgerüstetesMessboot eingesetzt [1]. Das Messboot als Multisensorsystemunddie wesentlichen Schritte in der Prozessierungskette der hydrographischenVermessung werden im Folgenden behandelt.

Im Laufe des Mess- und Auswerteprozesses beeinflussenzahlreiche Faktoren die Qualität des Ergebnisses, hier der georeferenzierten3-D-Punktwolke. Die Einflussfaktoren sind alsIshikawa-Diagramm (Bild 2) dargestellt. Eine ausführlicheBetrachtung, wie beispielsweise in [2], würde den Rahmen desBeitrags sprengen, so dass nur auf einzelne Aspekte eingegangenwird, um für diese Thematik zu sensibilisieren.

2 Multisensorsystem Messboot

Ein Fächerecholot und eine Wasserschallsonde (Sound velocityprobe, SVP) sind als Erfassungssensoren in das Multisensorsystemintegriert. Zu dem Multisensorsystem gehören als Navigationssensoreneine inertiale Messeinheit (Inertial MeasurementUnit, IMU) und GNSS (Global Navigation Satellite System).Als Trägerplattform für das Multisensorsystem dient das Messboot.Für die hydrographische Vermessung müssen die einzelnenSensoren synchronisiert werden und kalibriert sein. Ebensomuss das System als Ganzes kalibriert sein, d. h. die sogenanntenHebelarme, also die Lage und Orientierung der Bezugssystemeder Sensoren zueinander und bezogen auf die Plattform, müssen bekannt sein.

In Bild 1 ist die Prozessierungskette und der Datenfluss beider Gewässervermessung dargestellt. Das Fächerecholot sendet quer zur Fahrtrichtung des Messboots Ultraschallimpulse inForm eines Fächers aus. Für jeden ausgesandten Messstrahl wird die Abstrahlrichtung, also die Position des Strahls innerhalb des Fächers und die entsprechend gemessene Strecke zum Gewässeruntergrundregistriert. Die mittels einer SVP gemessene Wasserschallgeschwindigkeit hat einen maßstäblichen Einfluss auf die nach dem Laufzeitverfahren bestimmten Strecken des Fächerecholots. Die Wasserschallgeschwindigkeit wird sowohl permanent in der Nähe des Echolotschwingers als auch entlang der Wassersäule in Form eines Wasserschallgeschwindigkeitsprofils bestimmt.



Copyright: © Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH
Quelle: Wasserwirtschaft - Heft 07/08 (August 2021)
Seiten: 4
Preis inkl. MwSt.: € 10,90
Autor: Rouven Borchert
Prof. Dr. Brigitte Gundlich
Prof. Dr. Benno Schmidt

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