IGMR-Geomatics testet Unterwasserlaserscanner „ULi“ im Freizeitbad Clausthal-Zellerfeld
Neuer Unterwasserlaserscanner „ULi“ vermisst im Projekt EAGruMo gleichzeitig Bereiche über und unter der Wasseroberfläche.
Im Rahmen des Forschungsprojekts Ernst-August-Grubenwassermonitoring (EAGruMo) hat das Team Geomatics des IGMR erfolgreiche Messungen mit dem Unterwasserlaserscanner ULi vom Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM (Freiburg) im Freizeitbad Clausthal-Zellerfeld durchgeführt. Ziel der Versuche war es, die Messunsicherheiten des ULi bei Messungen in Höhe des Wasserspiegels quantitativ zu bestimmen sowie den Einfluss von Reflexion und Brechung an der Luft-Wasser-Grenzfläche zu analysieren.
Als Vergleichs- bzw. Referenzsensor kam für die Erfassung des Bereichs oberhalb der Wasserlinie der Laserscanner Zoller & Fröhlich (Z+F) IMAGER 5016A zum Einsatz. Für die Erfassung der 3D-Punktwolken wurde der ULi auf Höhe der Wasserlinie ausgestellt, um sowohl unter als auch oberhalb der Mediengrenze Luft-Wasser Daten simultan aufzunehmen. Dieser Pilotversuch soll es erlauben, Übergangsbereiche an der Wasseroberfläche in einer kontrollierten Umgebung (glatte Wasseroberfläche, klare Sicht, keine äußeren Einflüsse) direkt zu erfassen und somit die gleichzeitige Datenerfassung in zwei Medien zu gewährleisten.
Um verlässliche Bezugspunkte für die gemeinsame Auswertung der beiden 3D-Punktwolken (Z+F IMAGER 5016A und ULi) zu schaffen, wurden Zielzeichen an mehreren Stellen angebracht: am Beckenrand, innerhalb des Wassers sowie an einem eigens entwickelten Aluprofilrahmen, an dem die Targets dauerhaft befestigt waren. Es wurden sowohl flächenhafte Zielzeichen mit Schachbrettmuster als auch Kugeln eingesetzt. Weiterhin wurden am Aluprofilrahmen sowie am ULi angebrachte Prismen mit einem Tachymeter beobachtet. Die ebenfalls mit dem Tachymeter bestimmten Positionen der Zielzeichen am Beckenrand erlauben so die gegenseitige Positionskontrolle des ULi und des Aluprofilrahmens, um eine ungewollte Bewegung der beiden Kernelemente des Experiments aufdecken zu können.
Der Aufbau sowie die Messungen liefen planmäßig ab und die Rohdaten zeigten bereits im ersten Vorverarbeitungsdurchlauf vielversprechende Ergebnisse, welche derzeit ausgewertet werden und in erscheinende Publikationen einfließen. Das IGMR-Geomatics Team erwartet, dass die Kombination der simultanen Erfassung der 3D-Punktwolken im Medium Luft und Wasser neue Möglichkeiten für detailreiche Bestandsaufnahmen und Inspektionen eröffnet. Dies gilt nicht nur für das Forschungsprojekt Ernst-August-Grubenwassermonitoring (EAGruMo), bei dem die Digitalisierung untertägiger, teilgefluteter Hohlräume im Fokus steht, sondern auch darüber hinaus für stehende oder fließende Gewässer.
Das Projekt Ernst-August-Grubenwassermonitoring (EAGruMo) fokussiert sich auf die nachhaltige Sicherung der Wasserqualität und -quantität im Harz, einer Region, die für die Wasserversorgung in Norddeutschland von zentraler Bedeutung ist. Zur Ermittlung des Potenzials des Ernst-August-Stollens und ähnlicher altbergbaulicher Grubengebäude ist das Projekt in drei Teilprojekte gegliedert: den Aufbau eines mobilen Multi-Sensor-Systems zur schwimmenden Erkundung, die hydrologische und hydrogeologische Modellierung sowie die Entwicklung eines kontinuierlichen Wasserqualitäts-Monitoring-Systems. Die Tests im Freizeitbad Clausthal-Zellerfeld sind ein wichtiger Meilenstein, um die Leistungsfähigkeit des ULi unter kontrollierten Bedingungen zu prüfen, bevor in den kommenden Wochen Messungen in realen, untertägigen Umgebungen folgen.
Weiterführende Informationen zum Projekt EAGruMo finden sich auf der Projektwebseite: https://www.eagrumo.tu-clausthal.de/
Ansprechpersonen:
Mario Kolling
Prof. Dr. Jens-André Paffenholz
Abbildung 1: Platzierung des Laserscanners "ULi" mit zwei Kugelprismen auf der Wasserlinie im Freizeitbad Clausthal-Zellerfeld.
Abbildung 2: Übersicht des Experiments mit ULi und Blick auf den Aluprofilrahmen (oben links). Der Aluprofilrahmen mit Zielzeichen am Beckenrand (oben rechts). Z+F IMAGER 5016A am Beckenrand des Freizeitbades Clausthal-Zellerfeld (unten).
Abbildung 3: Erstes Ergebnis der simultan erfassten 3D-Punktwolke unterhalb und oberhalb der Wasserlinie mit dem Unterwasserlaserscanner ULi vom Fraunhofer IPM.