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Full text: Untersuchungen zum Einsatz der Laserbathymetrie in der Seevermessung

2 Grundlagen 
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geringer oder aber überhaupt kein Anteil des reflektierten Signal vom Seeboden am Sensor 
empfangen werden kann. Ab einer gewissen Wassertiefe tritt dieser Effekt bei jedem Sensor auf, da 
die Energie nicht stark genug ist. Üblicherweise äußert sich dies dadurch, dass keine Punkte in zu 
tiefen Bereichen gefunden werden können. Deutlich schwerwiegender ist jedoch, wenn die 
Schwebstoffe unter ungünstigen Umständen das Signal in ausreichender Menge reflektieren, obwohl 
es noch nicht den Seeboden erreicht hatte. In diesem Fall könnten zu hohe Seebodenpunkte 
detektiert werden. Im Zuge der Auswertung sollten solche Bereiche von den Befliegungsfirmen 
markiert bzw. gelöscht werden. Unter Umständen ist zur Identifikation ein bathymetrisches 
Geländemodell und/oder Ortskenntnis des Auswerters hilfreich. 
Die Trübung des Wassers, welche sich mithilfe der Secchi-Tiefe beschreiben lässt, variiert und hängt 
wiederum von einigen Faktoren ab. Ein wesentlicher Faktor ist dabei das aktuelle Wetter sowie 
dessen jahreszeitlicher Wandel, welcher indirekt die Sichttiefe u. a. durch den Zeitpunkt der 
Algenblüte beeinflusst. In der Nähe von landwirtschaftlichen Flächen können bei Regen Düngemittel 
ins Wasser geraten und dies dadurch trüben. Weiterhin herrschen in Bodden sehr schlechte 
Sichttiefen, so dass hier Laserbathymetrie nicht betrieben werden sollte. Des Weiteren kann die Tide 
einen Einfluss auf die Wassertrübung haben, da sie einen Transport der Sedimente mit sich führt und 
auf diese Weise die Sichtbarkeit beschränkt. Dieser Effekt wird aufgrund des Gezeitenstroms in der 
Nordsee deutlich größer sein als in der Ostsee. 
Das aktuelle Wetter hat außerdem großen Einfluss darauf, ob die Befliegung durchgeführt werden 
kann, da starker Wind, Regen und dichte Wolken für einen Vermessungsflug hinderlich sind. Die 
Entscheidung darüber, ob geflogen werden kann oder nicht, liegt in der Regel beim 
Flugunternehmen. Durch den Regen kann es zur (vorzeitigen) Reflexion, Streuung oder Absorption 
der Laserenergie beim Zurücklegen der Strecke zwischen Sensor und der Wasseroberfläche kommen. 
Weiterhin führen Wind und Regen dazu, dass die See unruhiger wird und Brandung entsteht. Bei 
Wellen wäre der Weg des Laserstrahls zwischen Wasseroberfläche und Seeboden unterschiedlich 
lang und auch die Strahlablenkung variiert. Diese Effekte müssen bei der Prozessierung berücksichtigt 
werden, um den Brechungswinkel und die unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeit in den 
verschiedenen Medien entsprechend korrigieren zu können. Es reicht für genaue Ergebnisse folglich 
nicht aus, wenn in diesem Fall die Wasseroberfläche als eine ebene Fläche approximiert wird. Ein 
Extremfall ist ein starker Wellengang, bei dem weiße Schaumkronen auftreten. Hierbei wird der 
Laserstrahl häufig direkt in der Krone derart gestreut, dass kein reflektierendes Echo des Seebodens 
mehr erhalten werden kann. Auf der anderen Seite kann sich auch eine wellenfreie, zu glatte 
Wasseroberfläche negativ auswirken, da sie für das Lasersignal im schlechtesten Fall wie ein Spiegel 
wirken kann und die reflektierte Energie nicht zurück zum Sensor gelangt. Dies hätte zur Folge, dass 
keine Punkte aufgenommen werden können. 
Bezüglich der Reflexion unter Wasser sind zwei Punkte zu nennen, welche u. U. zu stellenweisen 
Datenlücken führen können. Damit mithilfe der Laserbathymetrie der Seeboden detektiert werden 
kann, muss eine ausreichende Menge der Energie eines Laserpulses von diesem reflektiert werden. 
Die Reflexionseigenschaften hängen jedoch vom Bodentyp ab. Gegebenenfalls kann es sein, dass das 
Signal abhängig von der geologischen Zusammensetzung des Bodens zu stark absorbiert oder 
gestreut wird, so dass an dieser Stelle kein Messwert verzeichnet wird. Generell reflektiert harter 
und heller Untergrund (z.B. weißer Sand) besser die Energie als dunkler und weicher Boden (z.B. 
Schlick). Auf der anderen Seite kann die aufgrund des Bodens variierende Intensität als Merkmal für
	        
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