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Auswertung und Visualisierung bathymetrischer Daten am Alfred-Wegener-Institut

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Beyer, A. (2004): Auswertung und Visualisierung bathymetrischer Daten am Alfred-Wegener-Institut , 3. Hamburger Forum für Geomatik, 16. / 17. Juni 2004, Bürgerhaus Wilhelmsburg, Hamburg. .
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Das Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (AWI) unterhält verschiedene Forschungseinrichtungen in Deutschland. Die Arbeitsgruppe Bathymetrie ist am Hauptsitz des AWI in Bremerhaven angesiedelt.Bathymetrische Daten werden hauptsächlich mit dem Fächerecholot Hydrosweep DS-2 aufgezeichnet, dass auf dem Polarforschungsschiff Polarstern fest installiert ist. Während der Vermessungen kommt GPS für eine genaue Positionierung zum Einsatz. Ein CTD System dient zum Bestimmen der Wasserschallgeschwindigkeit. Damit wird aus der gemessenen Schalllaufzeit des Echolotes die Wassertiefe bestimmt. Für schräg abgestrahlte Schallwellen wird daraus die Refraktion berechnet. Das Sedimentecholot Parasound liefert Information über den Untergrund und über die Stratigraphie der Sedimente. Die aufgezeichneten Daten werden für wissenschaftliche Fragestellungen und zur Erstellung bathymetrischer Karten verwendet. Darüber hinaus dienen sie zur Verbesserung internationaler Datensätze (z.B. GEBCO, IBCAO).Die Datenauswertung beinhaltet die Bereinigung der Tiefendaten. Ausreißer sowie Fehlmessungen, z.B. aufgrund von Eisbedeckung, werden erkannt und von der weiteren Prozessierung ausgeschlossen. Einige Datensätze beinhalten vermessungslinienparallele Systematiken. Diese sind meist kleiner als die vom Hersteller angegebene Messgenauigkeit (1 % der Wassertiefe), wirken sich jedoch in flachen Gebieten als qualitätsmindernd auf das Geländemodell aus. Die Reduzierung dieser Effekte ist daher Bestandteil der Datenauswertung. Nach Abschluss der Messdatenaufbereitung wird unter Berücksichtigung der Topographie, des Messpunktabstandes sowie typischer Eigenschaften des Echolotes ein repräsentatives Geländemodell berechnet. Dies wird anschließend verwendet, um Tiefenlinien abzuleiten. Damit typische Merkmale der Meeresbodentopographie durch die Tiefenlinien deutlich repräsentiert werden, werden sie anschließend generalisiert. Nach der Datenbereinigung verbliebenes Messrauschen wird dadurch weiter reduziert.Zu modernen wissenschaftlichen Methoden gehört auch der Einsatz von Unterwasserfahrzeugen (Remotely Operated Vehicle, ROV; Autonomous Underwater Vehicle, AUV). Damit besteht die Möglichkeit in grösseren Tiefen mit Flachwasserecholoten kleinräumige Strukturen (Mikrobathymetrie) aufzuzeichnen. Bei der Datenauswertung ist zusätzlich die Drift der Navigation zu korrigieren. Dies geschieht bei überlappenden Vermessungslinien unter Zuhilfenahme der gemessenen Mikrobathymetrie.Die Auswertung der Intensität des rückgestreuten Schallsignals lässt Rückschlüsse auf die physikalischen Eigenschaften des beschallten Meeresbodens zu. Gebiete unterschiedlicher akustischer Eigenschaften können segmentiert werden. Die Interpretation morphologischer Strukturen wird dadurch verbessert.Am AWI erstellte bathymetrische Produkte werden häufig durch Tiefenlinienkarten und Schrägbilder der Geländemodelle dargestellt. Durch den Einsatz von 3D Stereotechnik besteht die Möglichkeit, Information über die Rückstreuung gemeinsam mit dem Geländemodell zu visualisieren.

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