Laserbathymetrie in küstennahen
Bereichen der Nordsee: Entwicklung
erweiterter Auswerteverfahren und
deren Qualitätssicherung
David Mader | Patrick Westfeld | Katja Richter | Hans-Gerd Maas
1 Motivation
Die Bathymetrie der Nord- und Ostsee ist einem stetigen Wandel unterworfen.
Insbesondere die küstennahen, flachen Gebiete werden in Folge von Gezeiten
und Seegang fortlaufend in ihrer Gestalt verändert. Hinzu kommt, dass die Wat-
ten der Nordsee durch ausgeprägte Prielsysteme und Sandbänke strukturiert
werden, während die sandigen Küsten der Ostsee von küstenparallelen Trans-
portprozessen dominiert und von Steinen durchsetzt sind.
Zur Erfassung der Gewässerbodentopografie kommen beim Bundesamt
für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH), dem hydrographischen Dienst
Deutschlands, routinemäßig hydroakustische Verfahren zum Einsatz, die auf
der Messung der Laufzeit eines Schallimpulses beruhen (Dehling und Ellmer
2012). Die Vermessung komplexer Flachwasserbereiche mit schiffsgestützten
hydroakustischen Aufnahmeverfahren ist jedoch herausfordernd: von durch
Tide beeinflusste Gewässer sind nur bei Flut in sehr engen Zeitfenstern zu errei-
chen; es kommt häufig zu langen Transitfahrten vom Mutterschiff in das Mess-
gebiet; die Vermessung mit kleineren Booten ist stark wetterabhängig. Wegen
der hohen Variabilität des Geländes sowie der Relevanz für die Sicherheit und
Leichtigkeit der Schifffahrt (vor allem in schiffbarer Fahrwassernähe) und der
sonstigen Nutzung, müssen jedoch gerade für diese Flächen sehr häufig Wieder-
holungsvermessungen stattfinden.
Flugzeuggestützte Laserbathymetrie (Airborne Lidar Bathymetry, ALB) ist
ein sehr effizientes und zu schiffsgestützten hydroakustischen Vermessungen
komplementäres Messverfahren. Laserbathymetriesysteme senden kurze Laser-
pulse aus, die mit der Wasseroberfläche, der Wassersäule und dem Gewässer-
boden interagieren. Ein Teil der ausgesendeten Energie wird zurückgestreut
und vom ALB-System empfangen. Die Signalform des Laserpulsechos wird
mit hoher zeitlicher Auflösung digitalisiert und in Form einer sogenannten
Full-Waveform (FWF) gespeichert (Abb. 1). Dieser Vorgang wiederholt sich
mit einer hohen Frequenz von 1 kHz bis 30 kHz bei bathymetrischen Laser-
U Wilstrier-Velıa
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