IGMR-Geomatics testet Unterwasserscanner erfolgreich im Freizeitbad Clausthal-Zellerfeld
Neuer Unterwasserscanner „ULi“ vermisst gleichzeitig über und unter Wasser
Das Institute of Geotechnology and Mineral Resources (IGMR), Team Geomatics, der Technischen Universität Clausthal hat 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 (Abbildung 1) 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 (Abbildung 2, unten). 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 gewährleisten (Abbildung 2, oben links).
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 (Abbildung 2, oben rechts). 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 dabei planmäßig ab und die Rohdaten zeigten bereits im ersten Vorverarbeitungsdurchlauf vielversprechende Ergebnisse (Abbildung 3), 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 nicht nur im aktuellen Forschungsprojekt EAGruMo, bei dem die Digitalisierung untertägiger, teilgefluteter Hohlräume im Fokus steht, sondern auch darüber hinaus für stehende oder fließende Gewässer. Die Tests im Freizeitbad Clausthal-Zellerfeld sind ein wichtiger Meilenstein, um die Leistungsfähigkeit des ULi unter kontrollierten Bedingungen zu prüfen, welche in den kommenden Wochen in einer realen, untertägigen Umgebung fortgesetzt werden, um die Experimente unter wechselnden Sicht- und Strömungsbedingungen weiter zu evaluieren.
Abschließender Dank gilt dem IGMR-Geomatics Team, hier Yu Lan, Mario Kolling und Marc Neumann sowie den studentischen Hilfskräften Jiale Wang und Li Yang, für ihren Einsatz und dem Team des Freizeitbades Clausthal-Zellerfeld für die unkomplizierte Unterstützung und Bereitstellung der kontrollierten „Laborumgebung“.
Abbildung 1: Platzierung des Laserscanners "ULi" inklusive befestigten Prismen auf der Wasserlinie.
Abbildung 2: Aufbau des Messsetups im Wasser, auf der Wasserlinie und am Beckenrand im Schwimmbad.
Abbildung 3: Erstes Ergebnis der simultan erfassten 3D-Punktwolke unterhalb und oberhalb der Wasserlinie mit dem Unterwasserlaserscanner ULi vom Fraunhofer IPM