2 Grundlagen 
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2 Grundlagen 
ln diesem Kapitel sollen zunächst die theoretischen Grundlagen beschrieben werden. Dabei wird in 
Abschnitt 2.1 das Verfahren der luftgestützten Laserbathymetrie vorgestellt und auf die 
Besonderheiten eingegangen, die bei der Prozessierung der Daten berücksichtigt werden müssen. In 
Abschnitt 2.2 folgen die Anforderungen an die Genauigkeiten der Daten, wie sie in dem Regelwerk 
der S44 der International Hydrographie Agency (IHO) festgesetzt sind. 
2.1 Luftgestützte Laserbathymetrie 
2.1.1 Prinzip des Laserscannings 
Eine Laserentfernungsmessung kann zum einen mit sogenannten Dauerstrichsensoren nach dem 
Phasenvergleichsverfahren erfolgen, wie sie häufig für terrestrische Präzisionsmessungen im 
Nahbereich verwendet werden. Da das Signal-Rausch-Verhältnis proportional zur Sendeleistung ist, 
eignen sich Dauerstrichsensoren, die permanent Leistung emittieren, nicht für große Entfernungen. 
In der Fernerkundung kommen daher üblicherweise Pulssensoren zum Einsatz, die nur für die kurze 
Zeit der Pulssendedauer (z.B. 5 ns) aktiv sind und somit bei gleicher mittlerer Leistung eine effektiv 
viel höhere Sendeleistung erzielen können. Konventionelle Systeme messen die Laufzeit des ersten 
Echos („First Pulse"), des letzten Echos („Last Pulse") oder beider Echos. Aus der Zweiwegelaufzeit t 
kann mithilfe der bekannten Lichtgeschwindigkeit c die Entfernung R zum reflektierenden Objekt 
berechnet werden: 
Sind zusätzlich zu dieser Entfernung auch die 3D-Position und Orientierung des Sensors im Raum 
(welcher bei einer luftgestützten Vermessung an einem Flugzeug montiert ist) bekannt, so kann auch 
die 3D-Koordinate des reflektierenden Objektes (z.B. Erdboden) berechnet werden. Durch viele 
hintereinander folgende Messungen ergibt sich eine sogenannte Punktwolke, welche das Ergebnis 
einer Laserscanvermessung darstellt. Sie kann anschließend für weitere Verarbeitungsschritte, wie 
etwa das Ableiten eines digitalen Geländemodells (DGM), verwendet werden. 
Beugung ist die Ursache für eine Strahldivergenz, die proportional zum Verhältnis von Wellenlänge X 
zur Sensorapertur D ist; im Allgemeinen bewegt sich die Strahldivergenz in der Größenordnung von 
einem Milliradiant (mrad). Aufgrund dieses Effektes vergrößert sich der Abdruckdurchmesser des 
Lasers, der sogenannte Footprint, auf dem Boden mit zunehmender Entfernung R zwischen Sensor 
und Ziel, wodurch sich die Winkelauflösung ¿'„verschlechtert: 
5 a=^R ( 2 ) 
Die Messgenauigkeit in Entfernungsrichtung (1 c) bewegt sich meist im Bereich von 10-20 cm. Diese 
Größe bezieht sich auf den Fall, dass der gesamte Laserstrahl von nur einer ebenen Fläche reflektiert 
wird, deren Flächennormale zum Sensor zeigt.