22 - Flußmeister

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Bund der Flußmeister Bayerns Bund der Flußmeister Bayerns 1 Dr. Armin Rauen, Diplom-Geophysiker Raimund Stoiber,Vermessungsingenieur Motivation "Isar gräbt sich ins Flußbett ein". So war ein Artikel der Plattlinger Zeitung vom 10.6.1999 überschrieben, der sich mit dem bekannten Problem der Eintiefung und seinen Folgen für die Umwelt befasst. Zur Quantifizierung dieses Prozesses im Bereich der unteren Isar zwischen Plattling und der Isarmündung fehlten dem zuständigen Wasserwirtschaftsamt Deggendorf genaue Daten. Die GeoPlan GmbH aus Osterhofen wurde beauftragt, diese Daten in Form von ca. 50 Querprofilen über die untere Isar im 200 m Abstand zu erheben. In enger Zusammenarbeit mit dem Geophysiker und Software- Spezialisten Dr. Armin Rauen (Geophysik- Dr. Rauen) entstand das innovative Gewässerkartierungssystem GeoEcho. Mit GeoEcho konnte innerhalb von nur sechs Arbeitstagen die untere Isar zwischen Plattling (km 10.2) und der Isarmündung die Flußmeister 2000/2001 2 GeoEcho - ein innovatives hydrographisches Vermessungssystem - erfolgreich eingesetzt bei der Kartierung der unteren Isar Abbildung 2: Schema der Messanordnung. (km 0.2) in mehr als 50 Querprofilen im Sommer 1999 detailliert vermessen werden. Das Wasserwirtschaftsamt Deggendorf als Auftraggeber war hochzufrieden mit den Ergebnissen. 1. Systembeschreibung GeoEcho besteht im Wesentlichen aus einem Tachymeter zur Ortsbestimmung, einem Vermessungsecho- Abbildung1: Ergebnis zweier Querprofil-Messung über die untere Isar bei Flusskilometer 7.0 und 7.2 (Graphik: GeoPlan GmbH). lot zur Wassertiefenmessung und einer rechnergestützten Datenerfassung. Die Messgeräte sind in einem Wasserfahrzeug installiert. Eine bedarfsgerechte Auswertung und Darstellung der Ergebnisse erfolgt im Sinne des Auftraggebers. 1.1. Tachymeter Mit einem Tachymeter (Geodimeter von Spectra Precisions) wird die die Flußmeister 2000/2001 16 22
Bund der Flußmeister Bayerns Bund der Flußmeister Bayerns Position in seinen drei Raumkoordinaten gemessen. Im Uferbereich löst der Vermesser Einzelmessungen mit Hilfe des von ihm geführten Prismenstabs aus. Während der Bootsfahrt verfolgt das Geodimeter automatisch die Position des 360° Prismas, das genau über den Ultraschallsensoren des Echolots angebracht ist. Die Genauigkeit der Ortsbestimmung liegt bei ca. 1 cm. Die digitalisierten Koordinaten werden über eine drahtlose serielle Computerschnittstelle an den Messrechner übermittelt. 1.2. Echolot Ein Echolot (Vermessungsechograph von Dr. Fahrentholz, Kiel) misst über die Laufzeit von Ultraschallimpulsen kontinuierlich die Wassertiefe. Sender und Empfänger sind als räumlich getrennte Ultraschallschwinger ausgelegt, so dass auch sehr kurze Laufzeiten und damit auch geringe Wassertiefen von bis zu 0.1 m aufgelöst werden können. Der Tiefgang des verwendeten Wasserfahrzeugs limitiert die minimale Wassertiefe. Über die geeignete Einstellung der Messfreqeunz könnte bei schlammigem Gewässergrund wahlweise der feste Gewässerboden oder die Oberfläche der Schlammüberdeckung kartiert werden. Im Falle der unteren Isar wurde die Flusssohle mit 200 kHz Messfrequenz kartiert. Die Messgenauigkeit liegt bei einem cm. Das Echolot verfügt über einen integrierten Papierschreiber und eine intelligente Elektronik zur Ausfilterung von Störechos, wie sie durch Wasserturbulenzen auftreten. Die intern digitalisierten Wassertiefen gehen über die zweite serielle Computerschnittstelle an den Messrechner. 1.3. Messwerterfassung Ein handelsübliches Notebook mit einer zusätzlichen seriellen Schnittstelle auf PC-Card-Basis dient als Messrechner. Dr. Armin Rauen realisierte das Messprogramm in der Programmiersprache "Delphi" unter Nutzung aller modernen Windows- Techniken, mit einer intuitiven Benutzeroberfläche und Online- Hilfe-Funktionen. Es ist unter den Betriebsystemen Windows (TM) 95/98/2000/NT uneingeschränkt lauffähig. Es beinhaltet Messwerter- die Flußmeister 2000/2001 fassung, Datenbearbeitung und effektive Filterung, graphische Darstellung und Export im ASCII Datenformat. Durch einen einfachen Mausklick kann zwischen Einzelmessungen im Uferbereich und kontinuierlichen Messungen während der Bootsfahrt (dann unter Hinzunahme der Echolotdaten) gewählt werden. Die Daten werden sofort und für jedes Profil in einer Messdatei abgelegt. 1.4. Wasserfahrzeug Für die Kartierung der unteren Isar stellte das Wasserwirtschaftsamt seine motorisierte Zille zur Verfügung. Auf diesem Boot waren Echolot und Notebook installiert. Zwei Autobatterien deckten den elektrischen Energiebedarf für einen ganzen Arbeitstag. Die Messausrüstung ist transportabel und mit minimalen Umrüstzeiten auf jedem anderen Wasserfahrzeug einsetzbar. Für den weiteren Einsatz steht GeoPlan inzwischen ein eigenes Kunstoff- Hartschalenboot mit Außenbordmotor zur Verfügung. 1.5. Auswertung Die XYZ Daten der Flusssohle werden zunächst per Computerauswertung auf das Messprofil projiziert. Die lagerichtige Darstellung der Profile erfolgt mit dem Programm "CARD/1" direkt in digitalisierte oder gescannte Lagepläne und Karten. Eine Querprofil- und Längsschnittausgabe in wählbarer Schnittlage ist möglich. Des weiteren kön- Abbildung 3: GeoEcho im Einsatz auf der Zille des WWA Deggendorf (Foto: Rauen) nen aus den gewonnenen 3D- Koordinaten digitale Geländemodelle erstellt werden, um daraus Höhenlinienpläne und 3D- Darstellungen (Gitternetz-Modelle) zu fertigen. Im Wasserwirtschaftsamt Deggendorf wurden die gelieferten Daten mit dem Hydraulikprogramm "WSP-Win" und dem 3-D- Darstellungsprogramm "Geo-CAD" ohne Datenformat-Probleme weiterverwendet. 2. Einsatz des Kartierungssystems GeoEcho am Beispiel der Kartierung der unteren Isar Vor dem Einsatz von GeoEcho wurden Querprofile über die Isar relativ zeit- und personalintensiv mittels manuellen Peilungen ermittelt. Dazu war eine Führung der Zille an einem gespannten Drahtseil notwendig. Nach jeweils 5 m wurde mit einer Stange die Wassertiefe gemessen. Die Tiefenmessung war relativ ungenau und Wassertiefen von über 4 m konnten wegen der Strömung nicht gemessen werden. Eine typische Querprofilmessung mittels GeoEcho läuft nach folgendem Schema ab: Der Vermesser positioniert das Tachymeter auf einem eingemessenen Fixpunkt. Auf der anderen Seite der Isar stellt ein Helfer einen Spiegel auf dem gegenüberliegenden Fixpunkt auf. Das Messprogramm auf dem Notebook wird aktiviert. Der Vermesser beginnt damit Einzelmessungen vom Fixpunkt in den Uferbereich bis zur Watttiefe auszulösen. die Flußmeister 2000/2001 22 17
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