Bathymetrie

Die bathymetrische Lidar-Technologie kann sowohl in flachen Küstengewässern als auch in tiefen Ozeanen eingesetzt werden, um die Topografie des Meeresbodens zu erfassen. Die dabei entstehenden Punktwolken können zur Erstellung von Seekarten, zur Planung von Schifffahrtsrouten, zur Erkundung von Öl- und Gasvorkommen und zur Erfassung umweltrelevanter Informationen über den Meeresboden verwendet werden.

Der Begriff Bathymetrie bezeichnet die Vermessung der topographischen Gestalt von Meeresböden und Gewässerbetten. Die regelmäßige hydrographische Erfassung von Gewässern, insbesondere auch von Flussmorphologien ist u.a. durch EU-Richtlinien vorgeben. Während man früher zur Erstellung bathymetrischer Karten ausschließlich auf Vermessungen mittels Handlot oder Echolot angewiesen war, ist es heute u.a. mit Hilfe von LIDAR-Systemen möglich, sehr viel effizienter präzise 3D-Bilder unter Wasser zu erstellen. Aufgrund der starken Refraktion des Wassers wird der Laserstrahl bei der Unterwasserausbreitung stark gestreut, was die Bildqualität bei geringer Auflösung beeinträchtigt. Zudem sind diese Messungen auf Gewässer mit geringer bis mittlerer Wassertiefe und geringem Trübungsgrad begrenzt.

Eine genaue Kalibrierung des Lidar-Sensors und der GPS-Empfänger kann dazu beitragen, Ungenauigkeiten aufgrund von Wellen und Reflexionen zu minimieren.
Es gibt jedoch auch mehrere Techniken, mit denen diese Störungen minimiert werden können, sodass solche Messungen sogar von Satelliten aus durchgeführt werden können:

• Atmosphärische Korrektur: Einige bathymetrische Lidar-Sensoren verwenden eine Technik, die als „atmosphärische Korrektur“ bezeichnet wird. Dabei wird die Reflexion des Laserlichts an Luftmolekülen in der Atmosphäre korrigiert, um genaue Entfernungsmessungen zu erhalten.
• Multifrequenz-Lidar: Einige Lidar-Sensoren verwenden mehrere Laserfrequenzen, um den Einfluss von Wellen und Reflexionen an der Wasseroberfläche zu minimieren. Durch die Verwendung mehrerer Laserfrequenzen können Wellenreflexionen identifiziert und herausgefiltert werden, um genauere Messungen zu erhalten.
• Verwendung spezieller Filter: Es gibt spezielle Filter, die auf die Messdaten angewendet werden können, um Störungen durch Wellen und Reflexionen zu minimieren. Beispielsweise können statistische Filter verwendet werden, um Ausreißer in den Messdaten zu erkennen und zu entfernen.

Durch die Kombination dieser (und weiterer) Techniken können bathymetrische Lidar-Sensoren auch bei Wellen und Reflexionen auf der Wasseroberfläche genaue Punktwolken des Meeresbodens erstellen.