Die Unterwassertopographie in Küsten- und Ufergebieten gibt Hinweise auf mögliche Hochwasserrisiken oder Umweltveränderungen. Bathymetrische Messungen sind daher ein wichtiges Instrument für den Küsten- und Katastrophenschutz. Je nach Tiefe oder Trübheit des Gewässers werden Gewässervermessungen heute von Schiffen aus mittels Echolot oder optisch von Flugzeugen durchgeführt. Echolot-Messungen eignen sich gut für tiefe, trübe Gewässer. Im Küstenbereich allerdings erweisen sich Sonarmessungen als ineffizient und sind auch nur in schiffbaren Gewässern möglich. Laserbasierte Bathymetrie-Messungen aus der Luft hingegen erreichen hohe räumliche Auflösungen – auch in flachen, trüben Gewässern. Die Systeme basieren auf der Laufzeitmessung gepulster Laser und werden seit einigen Jahren verstärkt in der Gewässervermessung eingesetzt. Die wenigen am Markt verfügbaren Systeme sind jedoch entweder zu schwer für den Einsatz auf UAV (Unmanned Aerial Vehicles), haben eine zu geringe Eindringtiefe ins Wasser oder schöpfen nicht das volle Potential einer Mehrwellenlängenmessung aus.

Geländemodell inklusive semantischer Klassifizierung von Gelände und Vegetation

Im Projekt ACQUA-3D entwickeln die Forschungspartner ein kompaktes Laserbathymetrie-System für die Messung von Unterwassertopographien inklusive speziell angepasster Datenauswertung. Das Multisensor-System mit einem geplanten Gesamtgewicht von unter 3 Kilogramm besteht aus einem LiDAR-Modul und einer multispektralen Kamera. Die Lichtwellenlängen der beiden gepulsten Laser sind so gewählt, dass sowohl Wasserober­fläche als auch Gewässergrund identifiziert werden können. Der Laserscanner soll 100.000 Punkte und 50 Scans pro Sekunde erfassen. Aus den Messdaten wird mithilfe speziell entwickelter Auswertealgorithmen automatisiert ein Geländemodell inklusive semantischer Klassifizierung von Gelände und Vegetation erstellt. Für Testmessungen nutzt das Forschungsteam eine 40 Meter lange Unterwasser-Messstrecke, die eigens am Fraunhofer IPM eingerichtet wurde. Später soll das Bathymetrie-System in verschiedenen Gewässern sowie am Fraunhofer Ocean Technology Campus in Rostock erprobt werden.