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Full text: Untersuchungen zum Einsatz der Laserbathymetrie in der Seevermessung

2 Grundlagen 
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2013). Aufgrund von fehlender beschreibender Literatur kann die genaue Funktionsweise dieser 
Algorithmen nicht in diesem Bericht geschildert werden. Es ist zu beachten, dass der angesprochene 
Effekt nur bei einem (bathymetrischen) Kanal des Sensors auftritt. Wird zusätzlich ein 
topographischer (roter) Scanner mitgeführt, kann dennoch zumindest die Wasseroberfläche recht 
genau detektiert werden. Die gefundenen Seebodenpunkte können in zu flachen Bereichen jedoch 
eine etwas geringere Tiefe als das an dieser Stelle tatsächlich vorherrschende Gelände aufweisen. Bei 
der Interpretation der Ergebnispunktwolke sollten die geringen vertikalen Genauigkeiten der 
Laserbathymetrie-Punkte in den sehr flachen Gebieten unbedingt berücksichtigt werden. 
Zur Trennung von Flachwasserbereichen und trockenem Grund am Land-Wasser-Übergang kann 
weiterhin ein Sekundäreffekt nützlich sein: das grüne Laserlicht regt die Wassermoleküle zu 
Schwingungen an, die zu einer sogenannten Ramanstreustrahlung bei 645 nm führen (Guenther et 
al, 2000). Dieses im Allgemeinen zwar schwache Signal ist ein deutlicher Flinweis auf das 
Vorhandensein von Wasser. Die aktuellen Laserbathymetrie-Sensoren nutzen diesen Effekt derzeit 
jedoch üblicherweise nicht aus. 
Im Hinblick auf die Augensicherheit müssen gewisse Randbedingungen hinsichtlich Sendeenergie, 
Pulsdauer, Flughöhe und Strahlaufweitung beachtet werden. Dies betrifft insbesondere das stärkere 
grüne Laserlicht, das innerhalb des vom Menschen wahrnehmbaren Spektralbereichs liegt. 
Im Vergleich mit den für Kartierungen über Land konzipierten topographischen Sensoren fällt eine 
erheblich geringere Pulsrate der Bathymetrie-Sensoren auf, was mit einer Verringerung der 
horizontalen Auflösung einhergeht. Aufgrund von Brechung an der Wasseroberfläche nach dem 
Snelliusschen Brechungsgesetz und insbesondere durch Streuung an Schwebstoffen nimmt allerdings 
die Strahlaufweitung innerhalb das Wassersäule deutlich zu, so dass der Fußabdruck des Pulses 
(Footprint) auf dem Grund ohnehin größer ist und das Signal auf dem Weg zurück weiteren 
Streueffekten unterliegt. Somit wäre eine höhere horizontale Auflösung wenig sinnvoll. Die Größe 
des Footprints am Seeboden lässt sich bei bekanntem Durchmesser an der Wasseroberfläche 
abschätzen (McNair, 2010) mit der Formel: 
0Footprint Wassero b erf i äC he + 0,2 x Wassertiefe (bei klarem Wasser) (4) 
bzw. 
0Footprint Wasseroberfläche + 0,5 x Wassertiefe (bei trübem Wasser) (5) 
Verglichen mit dem Prinzip der Fächerecholotung sind bei der Laserbathymetrie die erfasste 
Streifenbreite und die Footprint-Größe am Seeboden deutlich weniger stark abhängig von der 
Wassertiefe. Abbildung 2 verdeutlicht diesen Zusammenhang. Ausführlichere Informationen zu 
diesem Thema sind z.B. in (Costa et al., 2009) zu finden.
	        
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