Mandlburger: Von nah und fern - Optische Methoden in der Bathymetrie
Die folgenden beiden Abschnitte geben einen Überblick über die in der Bat-
hymetrie eingesetzten optischen Messmethoden und -trägerplattformen. Der
Beitrag schließt mit einem zusammenfassenden Ausblick.
2 Aktiv oder passiv - Optisch-bathymetrische Messmethoden
2.1 Bathymetrie aus multispektralen Bildern
Bei der Tiefenbestimmung aus spektraler Bildinformation (engl. Spectrally
Derived Bathymetry, SDB) wird ein Zusammenhang zwischen dem radiome-
trischen Bildinhalt und der Gewässertiefe hergestellt (Lyzenga 1978). Die von
der Lichtquelle zum Sensor rückgestreute Strahlung besteht prinzipiell aus Sig-
nalanteilen aus der Atmosphäre, von der Wasseroberfläche, vom Wasserkörper
und schließlich den Unterwasserobjekten (Pflanzen, künstliche Objekte, Boden)
in Abhängigkeit der Wellenlänge A (Legleiter et al. 2009). Im Wasserköper er-
fährt das Signal eine exponentielle Dämpfung durch Streuung und Absorption
sowie eine zusätzliche Minderung durch die Rückstreuung an den beleuchteten
Objekten gemäß deren Reflexionsgrad und Oberflächenbeschaffenheit (Lyzenga
et al. 2006). Die meisten Ansätze verwenden dabei Regression, um basierend
auf Referenzdaten einen möglichst einfachen Zusammenhang zwischen den ra-
diometrischen Messwerten der Bilder und der Gewässertiefe abzuleiten. Neben
einfachen linearen Modellen werden in jüngster Zeit auch verstärkt komplexe
Regressionsfunktionen über maschinelles Lernen, z.B. auf Basis von Convolu-
tional Neural Networks (Mandlburger et al. 2021), eingesetzt.
2.2 Mehrmedienphotogrammetrie
Mehrmedienphotogrammetrie ist ein rein geometrisches, bildbasiertes Verfah-
ren, dessen Grundlagen auf Rinner (1948) zurückgehen. Mit dem Aufkommen
automatisierter Auswerteverfahren hat das Thema der photogrammetrischen
Tiefenbestimmung wieder eine starke Aufmerksamkeit erfahren (Dietrich 2016).
Aufbauend auf der grundlegenden Kollineariätsgleichung der Photogrammetrie
kommt bei der Mehrmedienphotogrammetrie erschwerend die Strahlbrechung
an der Wasseroberfläche hinzu (Mandlburger 2019, Agrafiotis et al. 2019b).
Wird die Kamera unter Wasser eingesetzt, ist die Strahlbrechung an den unter-
schiedlichen Luft-Glas-Wasser-Grenzschichten zu berücksichtigen (Maas 2015,
Menna et al. 2016). Gegenüber dem konventionellen photogrammetrischen Fall
ist Unterwasser jedenfalls mit einer Verschlechterung der Ergebnisse um einen
Faktor 2 zu rechnen (Maas 2015).
DVW-SCHRIFTENREIHE # Band 102/2027
I Mißner-Verla
