Jungfernfahrt am Bodensee

Jungfernfahrt am Bodensee

Jungfernfahrt am Bodensee
Beim Hydrocrawler handelt es sich um ein Messsystem zur hochauflösenden Vermessung des Seebodens.

MIt dem Hydrocrawler startete in Kressbronn am Bodensee ein Messsystem zur hochauflösenden Vermessung des Seeuntergrunds.

Am 26. Oktober 2017 war es soweit: Nachdem sich der Nebel gelichtet hatte, wurde der Hydrocrawler – ein Messsystem zur hochauflösenden Vermessung des Seeuntergrunds – am frühen Morgen für seine offizielle Jungfernfahrt bei Kressbronn am Bodensee zu Wasser gelassen. Die Jungfernfahrt fand im Rahmen eines Arbeitstreffens der BMBF-Fördermaßnahme „Regionales Wasserressourcen-Management für den nachhaltigen Gewässerschutz in Deutschland (ReWaM)“ statt.
„Beim Hydrocrawler handelt es sich um ein Messsystem zur hochauflösenden Vermessung des Seebodens", erklärt Dipl.-Ing. Christian Degel, Mitarbeiter in dem Projekt HyMoBioStrategie. Neben anderen Projektzielen wurde in dem Projekt HyMoBioStrategie an einer hochgenauen und autonomen Messplattform geforscht. Für die Entwicklung des Hydrocrawlers war Degel, Arbeitsgruppenleiter am Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT, maßgeblich verantwortlich.

Potenzial und Arbeitsweise des Hydrocrawlers
„In der Datenbank der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg sind allein für Deutschland über 12.200 Standgewässer verzeichnet. Der größte Teil davon ist nahezu unerforscht“, verdeutlicht Degel das Anwendungspotenzial des Hydrocrawlers. Die Messplattform decke ein breites Anwendungsfeld ab, angefangen von Beobachtungen der räumlichen Struktur von Sedimentunterlagen, über allgemeine Kartierungsarbeiten, der Inspektion von Dämmen, Spundwänden und Tragstrukturen, bis hin zur Suche nach Vermissten und dem Erhalt von Unterwasserdenkmälern, so der IBMT-Arbeitsgruppenleiter.
„Bei dem System handelt es sich um eine hochgenaue und autonom arbeitende Messplattform von drei mal drei Metern mit enormer Payload-Kapazität für zusätzliche Sensoren oder zum Beispiel einen Probenehmer“, beschreibt Degel den Hydrocrawler. Der große Abstand zwischen den einzelnen Schwimmkörpern erlaube eine sehr stabile Lage, wodurch unerwünschte Ungenauigkeiten bei den Ultraschallbildern reduziert würden. Die Plattform  ist mit verschiedenen Sensoren ausgestattet und zeichnet sich durch eine hohe Positionierbarkeit, Manövrierbarkeit mit einer Genauigkeit im Zentimeterbereich aus. Dadurch ergebe sich eine große Bandbreite an möglichen Messstrategien, wie Punkt- und Sternmessungen oder Kreisfahrten. „Die Haupt-Sensorkomponente des Hydrocrawlers ist ein spezielles Fächer-Echolot, das ebenfalls am  Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik entwickelt wurde“, erklärt der Projektkoordinator von der Universität Konstanz weiter. Das Echolot arbeitet bei einer Frequenz von 1 MHz und besteht aus  insgesamt 128 einzelnen Ultraschallwandlern. Diese erzeugen einen gemeinsamen Schallstrahl, mit dem der Boden eines Gewässers abgetastet wird. Ebenso empfangen diese Sensoren die vom Untergrund reflektierten Schallsignale. Im nächsten Schritt werden die Informationen umgewandelt und die Struktur des Seebodens rekonstruiert. Aufgrund ihrer speziellen Bauweise können die Antennen des Ultraschallwandlers sehr kurze Schallimpulse erzeugen. Dies ermöglicht eine axiale Auflösung im Sub-Zentimeter-Bereich. Die Rekonstruktion des erfassten Seebodens erfolgt mit direkter Zuordnung der jeweiligen GPS-Koordinaten. So können beispielsweise Veränderungen des Untergrundes zwischen aufeinanderfolgenden Messungen exakt erfasst werden.

Forschungsauftrag der Messplattform
In dem ReWaM-Projekt HyMoBioStrategie arbeitet ein breit aufgestelltes Konsortium aus Wissenschaftlern, Praktikern und der wasserwirtschaftlichen Verwaltung an der Entwicklung von Maßnahmen für eine nachhaltige Gestaltung und Renaturierung von Ufern an großen Seen.
Als Modellregion dienen sechs ausgewählte Gebiete des Bodensee-Obersees. Seen werden in Deutschland in vielfältiger und sehr unterschiedlicher Weise genutzt: Uferverbauungen, Hafenanlagen und verschiedene Freizeitaktivitäten im und am Wasser beeinträchtigen jedoch den Feststoffhaushalt, die Unterwasserfauna und die Unterwasservegetation. In allen Untersuchungsgebieten ist geplant, mit dem Hydrocrawler zwei flächige Vermessungen der Sedimentoberflächen durchzuführen, so dass nicht nur die Beschaffenheit der Sedimentauflage in den Untersuchungsgebieten, sondern auch mögliche Veränderungen nachgewiesen werden können. Diese Messdaten erlauben dann Rückschlüsse auf Erosions- bzw. Akkumulationsvorgänge auf Zeitskalen von mehreren Monaten bis zu einem Jahr. Ergänzt werden die Daten des Hydrocrawlers durch Prozessstudien zum Sohl- und Sedimenttransport mit Hilfe spezieller Tracer.
HyMoBioStrategie ist eines von 15 Verbundprojekten in der BMBF-Fördermaßnahme „Regionales Wasserressourcen-Management für den nachhaltigen Gewässerschutz in Deutschland“ (ReWaM). ReWaM ist Teil des BMBF-Förderschwerpunktes „Nachhaltiges Wassermanagement“ (NaWaM) im Rahmenprogramm „Forschung für Nachhaltige Entwicklung“ (FONA).


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www.bmbf.nawam-rewam.de