Gewässervermessung aus der Luft: Ist der Laserscanner fit für den Rhein?

Bereits 2013 haben die Hydrographischen Nachrichten das Laserscanning als Methode für Gewässervermessung vorgestellt. Drei Jahre später fragt Bonapart: Ist der Laser jetzt fit für den Rhein? Die Bundesanstalt für Gewässerkunde sieht in der Technologie allenfalls eine Ergänzung.

Flüsse werden heute meist von der Wasseroberfläche aus mit Hilfe von Sonar oder Echolot kartiert. Die Messung von Flachwassern wie in Ufergebieten oder bei extremem Niedrigwasser ist dabei jedoch problematisch. „Der Vorteil beim Laserscanning ist, dass aus dem Flugzeug heraus Stellen vermessen werden können, die man vom Schiff aus nicht erreichen kann, zum Beispiel Auenlandschaften oder Watt,“ sagt Ramona Baran, Mitarbeiterin von AirborneHydroMapping (AHM).

Zwischen 2013 und 2016 hat das Unternehmen bereits schwedische, deutsche, dänische und norwegische Küsten sowie den Bodensee und diverse alpine Flüsse vermessen. Hierfür wird ein Laserstrahl von einem Flugzeug oder Helikopter aus gesendet, der etwa 5.000 Messergebnisse pro Sekunde liefert. Der Strahl tastet dabei den Untergrund ab und soll unter optimalen Messbedingungen bis zu 32 Meter tief ins Wasser eindringen. Die Messgenauigkeit liegt bei unter zehn Zentimetern. Trotzdem hat der Laser das Echolot noch nicht abgelöst.

Wenn das Wässerchen trübt

Für die Tiefe der Messungen spielen die Wassertrübung und die Bodenbeschaffenheit eine große Rolle. „Organische Trübungen absorbieren das Licht“, so Baran. „Heller Sand wie der im Bodensee reflektiert gut. Hier konnten wir bis zu zwölf Meter tief messen. Wenn der Untergrund dagegen sehr dunkel ist, reicht der Laser nicht so weit. Dann braucht man eine Kombination aus Echolot- und Lasermessung.“

Ein Vorteil der Methode sind weitere Datenerhebungen, wie Prognosen zur Umweltauswirkung von Eingriffen in Ökosysteme oder die Möglichkeiten für Wasserkraft und Hochwasserschutz. Die Gewinnung dieser Daten kommt den Forderungen der Gewässerschutzpolitik entgegen. Für einen Laserflug gibt AHM bis zu 4.000 Euro pro Fließkilometer an, je nach Morphologie und Vegetation.

Kein Laser-Licht im Rhein

Für ein Echolot ist die Kostenschätzung schwieriger. Allein für ein Fächerecholot wie das an Bord des Messschiffes „Mercator“ berechnet der Hersteller eine fünfstellige Summe. Hinzu kommen die Kosten für Besatzung und Fahrten. „Um einen 300 Meter breiten Fluss zu kartieren, sind etwa acht Fahrten nötig,“ so Wolfgang Sombrowski vom Echolot-Hersteller Kongsberg. Seit 2013 vermisst das Peilschiff für die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung zwei Mal pro Jahr die Rheinsohle. Laut Sombrowski sind mit dem Echolot über 1.000 Tiefenpunkte pro Sekunde erfassbar: „Je nach Gerät kann man bis zu 11.000 Metern tief messen. Das schafft kein Laser.“ Die Genauigkeit beträgt dabei je nach Tiefe bis zu zehn Millimeter.

Zusätzlich hat die „Mercator“ einen Sidescanner, der Objekte im Wasser oder Schäden an Brückenpfeilern und Spundwänden erkennt. Ein Zusatznutzen, den der Laserscanner aus der Luft nicht so detailliert bieten kann. Der Lichtstrahl erfasst dagegen auch Infrastrukturen und Auen über den Flussschlauch hinaus.

Bleibendes Echo

Herbert Brockmann von der Abteilung Geodäsie der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) hat bereits zusammen mit AHM Tests an der Elbe durchgeführt: „Unter besten Bedingungen konnten wir gerade 1,5 Meter tief sehen. Der Laser ist für die Landvermessung geeignet, aber für Binnengewässer höchstens eine Ergänzung unter bestimmten Bedingungen. Der Laser wird das Echolot nicht ersetzen können.“

Video: Vermessung des Rheins für das Wasserkraftwerk Rheinfelden.