Ausführung

Für die Aufnahme des Projektes standen zwei unterschiedliche Lasersysteme der Firma Optech zur Verfügung: ALTM 2050 und ALTM 3100. Die Messungen der Lasersysteme bestehen aus der Aufnahme der ersten und der letzten Reflexion des Laserpulses (first pulse und last pulse). Ferner wird die Intensität des zurückkommenden Signals aufgenommen.

Lage und Position des Laserscanners werden mit dem System Applanix POS-AV bestimmt. Die Positionsdaten werden mittels GPS mit mindestens 1 Hz aufgenommen, die Lage- und Beschleunigungsdaten durch die IMU (Inertial Measurment Unit) mit 200 Hz. Für die Flugzeugnavigation kamen das System CCNS (Computer Controlled Navigation System) und das System Tracker zum Einsatz. Ferner wurde mittels des Programms ALTM Nav während des Fluges die Überlappung der Flugstreifen und die Punktdichte überprüft. Auch die GPS-Referenzempfänger entsprachen den Anforderungen.

Das erstellte Geländemodell des Watts setzt sich aus einem Flugabschnitt im Oktober 2006 und drei Flügen im März 2007 zusammen.

Befliegung 2006

Die für den Sommer 2006 geplante Befliegung konnte wegen der ungünstigen Wetter- und Wasserstandslage erst im September durchgeführt werden.

Die Aufnahme des Wattgebietes begann am 24. September 2006 in zwei Sessions bei einem vorhergesagten Wasserstand von -30 cm bezogen auf das MTnw. Der Wind wehte aus südlicher bis östlicher Richtung mit einer Stärke von 2-3 Bft. Es wurden die Streifen 01-37 erfasst, die etwa 55% des Projektgebietes abdecken. Die Befliegung musste jedoch aufgrund eines technischen Problems des Laserscanners gestoppt werden.

Nach einer ersten Auswertung der Daten zeigte sich, dass diese aufgrund des technischen Fehlers den Qualitätsansprüchen nicht genügte und somit eine neue Befliegung des betreffenden Gebietes nötig war.

Die erneute Befliegung des Wattenmeeres erfolgte dann am 9. und 11. Oktober 2006 bei einem vorhergesagten Wasserstand von 50 cm unter MTnw. Mit dem eingesetzten Lasersystem ALTM 3100 der Firma Optech konnten in zwei Flugsessions insgesamt 47 Flugstreifen und somit etwa 65 % des gesamten Gebietes aufgenommen werden.

Es kamen die SAPOS-Bodenstationen Itzehoe, Cadenberge und Cuxhaven zum Einsatz.

Für vergrößerte Darstellung bitte klicken!

Erfasste Flugstreifen, Stand Oktober 2006

Befliegung 2007

Da das Projektgebiet im Jahr 2006 nicht komplett erfasst werden konnte, sollte eine nahezu vollständige Wiederholung der Befliegung in 2007 erfolgen.

Für den nordwestlichen Bereich waren eher weniger Veränderungen zu erwarten, dieser Bereich konnte für die weitere Auswertung genutzt werden. Für die Neuerfassung wurde mit einem Flugstreifen Überlappung an das vorhandene Gebiet angeschlossen. Die verbleibenden 69 Flugstreifen (inkl. Querstreifen) wurden in drei Flugsessions am 24. und 25. März 2007 bei einem vorhergesagten Wasserstand von 50 cm unter MTnw (und teilweise niedriger) mit dem Lasersystem ALTM 2050 der Firma Optech aufgenommen. Der Wind wehte mit einer Stärke von 3-4 Bft aus östlicher Richtung. Die entsprechenden Flugprotokolle sind im Anhang aufgeführt.

Wie bei der Vorjahresbefliegung kam für die Lage- und Positionsbestimmung des Laserscanners das System Applanix POS-AV zum Einsatz. Die Aufnahme der Positionsdaten erfolgte mittels GPS mit mindestens 1 Hz, die der Lage- und Beschleunigungsdaten durch die IMU mit 200 Hz. Außerdem wurden für die Flugzeugnavigation die Systeme CCNS und Tracker genutzt. Es wurden wieder die SAPOS-Permanentstationen im bzw. in der Nähe des Projektgebiets genutzt (Itzehoe, Cadenberge und Cuxhaven).

Während der Tagesflüge lief eine digitale Kamera mit, die die zur Auswertung (Klassifizierung) der Laserdaten notwendige radiometrische Information lieferte. Außerdem wurden bei allen Flügen die Intensitätsdaten aufgezeichnet, die ein infrarot-ähnliches Bild des Aufnahmegebietes darstellt.

Mit dieser Befliegung war die Aufnahme des Projektgebietes vollständig abgeschlossen.

Für vergrößerte Darstellung bitte klicken!

Erfasste Flugstreifen, Stand März 2007

Befliegungsdaten 1999, 2002 und 2007

	Ersterfassung 1999	Wiederholung 2002	Wiederholung 2006/2007
2006 (ALTM 3100)	2007 (ALTM 2050)
Befliegungsdatum	29.03. - 01.04.1999	08.09. - 12.10.2002	09.10. - 11.10.2006	24.10 - 26.03.1007
Gebiet	1, 2, 3	1, 2, 3, 4	1, 2, 3, 4 (begonnen)	1, 2, 3, 4 (beendet)
Gesamtfläche	427,6 km2	614 km2	612 km2
Gebietsfläche 1	23,3 km2	56 km2	56 km2
Gebietsfläche 2	122,3 km2	134 km2	134 km2
Gebietsfläche 3	282,0 km2	368 km2	366 km2
Gebietsfläche 4		56 km2	56 km2
Flughöhe über Grund	830 m	1000 m	1400 m	1500 m
Fluggeschwindigkeit	80 m/s	65 m/s	70 m/s	65 m/s
Lasermessrate	4.000 Hz	25.000 Hz	100.000 Hz	50.000 Hz
Scanfrequenz	12 Hz	25 Hz	35 Hz	35 Hz
Scanwinkel	16°	20°	14°	20°
Streifenbreite	476 m	730 m	760 m	560 m
Wind	SO, 1 Bft	O, 2 Bft	S-O, 2-3 Bft	O, 3-4 Bft
mittlerer Punktabstand der Bodenpunkte	3,0 m	1,2 m	0,9 m	1,0 m

Methodik Laserscanning - Funktionsweise

Fest eingebaut in einem Flugzeug oder Helikopter emittiert ein Sensor die Laserimpulse mit einer hohen Wiederholungsrate von mehreren zehntausend Messungen pro Sekunde, von denen jeder einzelne die Erdoberfläche und darauf befindliche Objekte trifft und einen Teil der Energie zum Sensor reflektiert. Ein Empfänger im Lasersystem registriert diese unterschiedlichen Reflexionswerte. Der an Bord befindliche Computer zeichnet den Zeitunterschied zwischen der Aussendung und dem Empfang des Signals auf, sowie die Intensität bzw. Stärke des reflektierten Impulses. Die Distanz zwischen Flugzeug/Helikopter und dem gemessenen Punkt auf der Erdoberfläche wird aus der Zeit errechnet, die das Lasersignal nach dem Aussenden und der Reflexion auf der Erde braucht, um wieder beim Empfänger anzukommen. Ein rotierender oder auch oszillierender Spiegel im Sensor scannt die Zeigerichtung des Sensors entgegen der Flugrichtung der Plattform und erzeugt einen Schwad (Flugstreifenbreite) von Messpunkten rechtwinklig zur Flugrichtung. Dies erhöht die Effizienz des Sensors.

Die Entfernung zum gemessenen Punkt allein ist jedoch noch nicht ausreichend für die Erstellung präziser Höhendaten. Die Richtung des Laserimpulses und die Position des Scannersystems zum Zeitpunkt jeder einzelnen Messung muss ebenfalls aufgezeichnet werden. Um das zu erreichen, wird die Stellung des Laserscanners und seine Orientierung im Raum von einem Inertial Navigation System (INS) aufgezeichnet, während das Lasersystem die Richtung des Lasersignals in Bezug auf die Ausrichtung des Laserscanners registriert. Gleichzeitig wird die Position des Scannersystems im Raum durch das Differential-GPS (dGPS) bestimmt.

Für vergrößerte Darstellung bitte klicken!	Für vergrößerte Darstellung bitte klicken!

Durch die Kombination dieser unterschiedlichen Daten - Entfernung zum Ziel, Orientierung, Position im Raum - ist es möglich, die präzisen Koordinaten für jeden einzelnen gemessenen Punkt in absoluten x-, y- und z-Koordinaten zu berechnen. Multiple Reflexionen inkl. den zurückgeworfenen Signalen der reinen, "nackten" Erdoberfläche (last pulse) ermöglichen die Berechnung digitaler Geländemodelle und digitaler Oberflächenmodelle. Durch den kombinierten Einsatz von maßgeschneiderter und Standard-Software können die Lage, Klassifikation, Attribute und Eigenschaften von Objekten automatisch identifiziert und bestimmt werden, insbesondere durch den zusätzlichen Gebrauch von gleichzeitig aufgenommenen Intensitäts- oder Bilddaten.

Datenauswertung/Prozessierung

Die Auswertung gliedert sich in folgende Arbeitsschritte:

• Download der Daten
• Berechnung der Flugbahn
• Kalibrierungen und Kontrollflächen/-punkte
• Berechnung der Laserpunkte und Transformation in das niedersächsische Landessystem
• Generierung und automatische Klassifizierung des Geländemodells
• Manuelle Überprüfung der automatischen Klassifizierung

Eine ausführliche Darstellung aller nötigen Prozessierungsschritte ist dem ausführlichen Projektbericht zu entnehmen. Dieser kann beim Auftraggeber WSA Hamburg eingesehen werden.

nach oben