Drohnen auf Vermessungsmission: Der Uferbereich des Sees wurde zigmal überflogen, um aus den dabei aufgenommenen Bildern ein hochgenaues 3D-Modell des Land-See-Übergangs abzuleiten.
Ein Tiefenmodell des Wörthersees.
Der Wörthersee erstreckt sich in einem von eiszeitlichen Gletschern geformten Becken über 16 Kilometer zwischen Klagenfurt und Velden. Der tiefste Punkt liegt bei 85 Metern.
Ein aktuelles Projekt macht den größten Kärntner See auch zu einem der am genauesten vermessenen Gewässer des Landes: Forscher der FH Kärnten erstellten im Auftrag des Amts der Kärntner Landesregierung ein präzises Gelände- und Oberflächenmodell, das Daten von Laserscans von Flugzeugen aus, Echolotmessungen des Seebodens und Drohnenüberflüge an den Uferbereichen zusammenführt.
Die Neuvermessung dient nicht nur der Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie, sondern ist auch Ansatzpunkt für eine Reihe von Forschungsaktivitäten.
"Die Daten aus den unterschiedlichen Quellen mit ihren unterschiedlichen Genauigkeiten werden zu einem durchgängigen Datenmodell ,zusammengeklebt'", erklärt Gernot Paulus vom Department für Geoinformation und Umwelttechnologien der FH Kärnten.
Bis es so weit ist, müssen aber noch die Daten der kürzlich durchgeführten Drohnenflüge über den Uferbereich, bei denen Paulus und Kollegen mit den Unternehmen Viewcopter und Flussbau IC kooperieren, ausgewertet werden.
Dabei wurde das 46 Kilometer lange Seeufer in Flugstreifen mit jeweils einem Kilometer Länge unterteilt, und in den knapp 50 Einzelmissionen wurden jeweils hunderte hochgenaue Aufnahmen angefertigt.
Im Zuge einer fotogrammetrischen Analyse werden die Bilder zu einem 3D-Modell verschmolzen. "Wir bekommen hunderte Einzelmesspunkte pro Quadratmeter, die Raumkoordinaten plus Farbinformation beinhalten", erklärt der Forscher.
Am Ende entstehen ein Oberflächenmodell und ein entzerrtes "Orthofotomosaik" des Land-Wasser-Übergangs mit einer vordefinierten Genauigkeit. Das aus den Drohnenflügen resultierende Modell wird zudem mit jenem der Laserscans des Hinterlandes, das mit vier bis acht Messpunkten pro Quadratmeter weniger genau ist, kombiniert.
Unterwassertopografie
Eine weitere Datenquelle sind Messungen des Unterwasserterrains mit einem sogenannten Fächerecholot. Die letzte Vermessung mittels Echografen stammt aus dem Jahr 1976. Mit der damals aktuellen Technik wurden 49 Seeprofile angefertigt und eine Karte mit Zehn-Meter-Isolinien im Maßstab 1:25.000 erstellt.
Die Genauigkeit, die heute erzielt wird, ist bedeutend höher: Der 3D-Raster hat nun eine Auflösung von bis zu acht Punkten pro Quadratmeter, eine darauf basierende Karte des Seegrunds zeigt Isolinien im Halbmeterabstand.
Die Unterwasserdaten haben mehrfachen Nutzen: Bestehende Leitungen durch den See können – auch unterhalb von Sedimenten – ausgemacht werden, was für die Wartung und Planung relevant ist. Die Kenntnis des Unterwasserreliefs kann zudem das Tauchen sicherer und Sedimenttransporte und Gefahren durch Unterseehangrutschungen abschätzbar machen.
Die Drohnendaten sind auch für die Untersuchung der Flachwasserbereiche – dort, wo das Boot mit Echolotsensor nicht hinkommt – interessant. Die Forscher wollen untersuchen, ob hier mithilfe der fotogrammetrischen Methoden auch Seeuntergrund und Wasserpflanzenbewuchs modellierbar sind. Zudem könnten Algorithmen entwickelt werden, die seetypische Einbauten wie Stege automatisch erkennen und klassifizieren. Bei künftigen Überflügen könnten Veränderungen – oder bei entsprechender Sensortechnik – auch Pflanzentypen automatisch klassifiziert werden.
Für Paulus ist das Wörthersee-Projekt "eines der größten bisherigen Drohnenerfassungsprojekte in Österreich". Um mit den großen Datenmengen zurechtzukommen und sie für Anwender zugänglich zu machen, braucht es eine eigene Systematik. Die Forscher entwickeln dafür ein standardisiertes Datenmodell, das auch als Vorbild für weitere Projekte dienen soll. (Alois Pumhösel, 12.5.2018)