Als Nächstes folgt **Bathymetrie und hydrografische Datenverarbeitung**.
Welche Fragestellungen spielen bei der Bathymetrie und der hydrografischen Datenverarbeitung eine Rolle?
- Wie werden die Tiefe und die Form des Meeresbodens gemessen und kartiert?
- Welche Messmethoden und Sensoren werden für bathymetrische Messungen verwendet?
- In Bezug auf welche Bezugsebene werden Wassertiefen und Bodenhöhen erfasst?
- Welchen Einfluss haben Wasserstand, Schallgeschwindigkeit, Position und Bewegung eines Vermessungsschiffs auf die Messungen?
- Wie werden große Mengen hydrografischer Messdaten überprüft, korrigiert und verarbeitet?
- Wie werden bathymetrische Daten in zuverlässige Tiefenmodelle, Profile und Karten umgewandelt?
In diesem Blended-Learning-Kurs lernst du die Bathymetrie kennen: das Messen und Kartieren der Tiefe und Form des Meeresbodens. Du erfährst, wie hydrografische Messungen durchgeführt werden und welche Daten erforderlich sind, um aus einer gemessenen Tiefe eine zuverlässige Position und Bodenhöhe zu ermitteln.
Dabei liegt der Schwerpunkt nicht nur auf der Erfassung von Messdaten, sondern vor allem auf deren Verarbeitung und Qualitätskontrolle. Du lernst, welche Korrekturen erforderlich sind und wie bathymetrische Daten letztendlich in der Wasserstraßenverwaltung, im Wassermanagement, bei Baggerarbeiten, im Offshore-Bereich und in anderen Geo-ICT-Anwendungen genutzt werden.
Die Vermessung des Unterwasserbodens
Unter Wasser lässt sich der Boden nicht auf dieselbe Weise vermessen wie Gelände über Wasser. Deshalb werden in der Hydrographie verschiedene akustische und andere Messmethoden eingesetzt.
Du lernst Techniken wie Einstrahl-Echolot, Mehrstrahl-Echolot und andere Sonartechniken kennen. Du erlernst in groben Zügen, wie Schallwellen ausgesendet, vom Meeresboden reflektiert und wieder von einem Sensor empfangen werden.
Aus der gemessenen Laufzeit des Schallsignals lässt sich die Entfernung zum Meeresboden bestimmen. Dabei erfährst du, warum die Kenntnis der Schallgeschwindigkeit im Wasser für eine zuverlässige Tiefenmessung unerlässlich ist.
Das Ziel dieses Blended-Learning-Kurses ist es nicht, Spezialist für ein bestimmtes Messsystem zu werden. Vielmehr geht es darum, dass du verstehst, wie bathymetrische Messungen zustande kommen und welche Daten erforderlich sind, um den Untergrund zuverlässig zu erfassen.
Positionierung und Bewegung des Messschiffs
Eine gemessene Tiefe ist nur dann aussagekräftig, wenn auch genau bekannt ist, wo die Messung durchgeführt wurde. GNSS spielt daher bei modernen hydrografischen Messungen eine wichtige Rolle.
Sie lernen, wie die Position eines Messschiffs bestimmt wird und wie diese Position mit den gemessenen Tiefen verknüpft wird. Dabei wird der Zusammenhang zu GNSS und Satellitenortung hergestellt.
Ein Messschiff ist zudem ständig in Bewegung. Wellen und Strömungen verursachen Bewegungen wie Roll, Nick und Heave. Du lernst die Sensoren kennen, mit denen diese Bewegungen erfasst werden, und erfährst, warum hierfür Korrekturen erforderlich sind.
Dadurch wird deutlich, dass ein bathymetrischer Messpunkt das Ergebnis mehrerer Sensoren ist, die präzise zusammenarbeiten müssen.
Wasserstand, Bezugsebenen und Korrekturen
Der Wasserstand ändert sich ständig, unter anderem durch Gezeiten, Wind und Flussabfluss. Eine direkt gemessene Entfernung zwischen dem Messschiff und dem Meeresboden kann daher nicht ohne Weiteres als Meeresbodenhöhe verwendet werden.
Sie lernen, warum bathymetrische Messungen an eine feste vertikale Bezugsebene gekoppelt werden müssen. Dabei lernen Sie den Zusammenhang zwischen Wassertiefe, Wasserstand, Bodenhöhe und vertikalen Referenzen kennen.
Außerdem befassen Sie sich mit verschiedenen Korrekturen, die bei der Verarbeitung hydrografischer Daten erforderlich sein können. Dazu gehören Korrekturen hinsichtlich Wasserstand, Schallgeschwindigkeit, Position der Sensoren und Bewegung des Messschiffs.
Sie erfahren, warum eine gute Verwaltung von Referenzpunkten, Sensoren und Korrekturen notwendig ist, um Messdaten später korrekt verarbeiten und vergleichen zu können.
Von der Rohmessung zu zuverlässigen bathymetrischen Daten
Bei einer hydrografischen Vermessung können große Mengen an Messdaten erfasst werden. Diese Rohdaten enthalten neben zuverlässigen Messwerten auch Abweichungen, Rauschen und manchmal fehlerhafte Messpunkte.
Sie lernen, wie hydrografische Daten überprüft und bereinigt werden, bevor sie weiterverwendet werden können. Dabei betrachten Sie abweichende Tiefen, fehlende Daten, Überschneidungen zwischen Messlinien und die Konsistenz zwischen verschiedenen Messungen.
Außerdem lernst du die Bedeutung von Metadaten und Qualitätsinformationen kennen. Schließlich muss ein Endnutzer beurteilen können, wann, wie und mit welcher Genauigkeit ein Datensatz erhoben wurde.
Auf diese Weise lernst du, bathymetrische Daten nicht nur zu visualisieren, sondern auch kritisch hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit und Eignung für eine bestimmte Anwendung zu bewerten.
Von Messpunkten zu Tiefenmodellen und Karten
Nach der Verarbeitung und Qualitätskontrolle können bathymetrische Messpunkte zur Modellierung des Unterwasserbodens verwendet werden.
Du lernst, wie Messpunkte in Profile, Rastermodelle, Konturlinien und digitale Geländemodelle des Meeresbodens umgewandelt werden können. Außerdem untersuchst du, wie sich unterschiedliche Entscheidungen bei der Interpolation und Auflösung auf das endgültige Bild des Meeresbodens auswirken.
Dabei wird der Bezug zu GIS hergestellt. Bathymetrische Datensätze lassen sich beispielsweise mit Wasserstraßen, Ufern, Ingenieurbauwerken, Baggergebieten und anderen geografischen Daten kombinieren.
So wird deutlich, wie hydrografische Messdaten letztendlich in verwertbare Geo-ICT-Informationen für Analyse, Verwaltung und Entscheidungsfindung umgewandelt werden.
Bathymetrie & hydrografische Datenverarbeitung in der Praxis
Im Rahmen des Blended-Learning-Programms arbeitest du mit bereitgestellten hydrografischen Messdaten, mit denen du die verschiedenen Schritte von der Messung bis zum Endprodukt durchläufst. Du analysierst und visualisierst bathymetrische Daten und untersuchst, welche Korrekturen und Qualitätskontrollen erforderlich sind.
Du bearbeitest unter anderem folgende Aufgaben:
- Untersuche, wie ein Echolot die Entfernung zwischen einem Messschiff und dem Meeresboden bestimmt.
- Analysiere, welchen Einfluss Schallgeschwindigkeit, Wasserstand und Bewegung des Messschiffs auf eine Tiefenmessung haben.
- Untersuchen Sie, wie GNSS-Positionen und bathymetrische Messungen miteinander kombiniert werden.
- Überprüfe einen bereitgestellten bathymetrischen Datensatz auf abweichende oder unzuverlässige Messpunkte.
- Erstellen Sie auf der Grundlage bathymetrischer Messdaten ein Profil oder ein digitales Modell des Meeresbodens.
- Verarbeiten und visualisieren Sie bathymetrische Daten in QGIS und kombinieren Sie diese mit anderen geografischen Daten.
Am Ende verstehen Sie, wie bathymetrische Messungen durchgeführt werden und welche Rolle dabei die Positionierung, der Wasserstand, die Schallgeschwindigkeit und die Bewegung des Messschiffs spielen. Sie können erläutern, wie rohe hydrografische Messdaten überprüft, korrigiert und zu zuverlässigen Tiefendaten verarbeitet werden und wie diese Daten in GIS und anderen Geo-ICT-Anwendungen genutzt werden können.
