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Combined technologies for 3D cable tracking
Integrated data acquisition of a 3D sub-bottom profiler and an array of magnetometers

With an increasing number of offshore cables being installed, depth of burial (DOB) surveys are an important and regular task. DOB surveys determine the exact position and burial depth of the cable immediately after dredging and later at regular intervals throughout its lifetime. Innomar and Aquadyne have combined forces and technologies to use the positioning and real-time guidance information provided by Aquadyne’s MagTrack magnetic cable tracking system to efficiently acquire acoustic data using Innomar’s sixpack sub-bottom profiler (SBP) to produce a three-dimensional visualisation of the subsea environment around a cable in a single pass along the target. This paper summarises user requirements for DOB surveys, discusses the technologies used and presents encouraging field data from initial trials. The application of the methods presented is not limited to cable DOB surveys, they can also be used for pipeline surveys or other activities during construction and maintenance of offshore structures.

cable tracking | 3D sub-bottom visualisation | parametric acoustics | magnetometer | buried object localisation

Da immer mehr Offshore-Kabel verlegt werden, sind Vermessungen der Verlegetiefe (DOB) eine wichtige und regelmäßige Aufgabe. DOB-Vermessungen bestimmen die genaue Position und die Vergrabungstiefe des Kabels unmittelbar nach der Ausbaggerung und später in regelmäßigen Abständen während seiner gesamten Lebensdauer. Innomar und Aquadyne haben Kräfte und Technologien gebündelt, um die Positionierungs- und Echtzeit-Führungsinformationen des magnetischen Kabelverfolgungssystems MagTrack von Aquadyne zur effizienten Erfassung akustischer Daten mit dem Sub-Bottom-Profiler (SBP) sixpack von Innomar zu nutzen und eine dreidimensionale Visualisierung der Unterwasserumgebung um ein Kabel in einem einzigen Durchgang entlang des Ziels zu erstellen. Dieser Beitrag fasst die Anforderungen der Nutzer an DOB-Vermessungen zusammen, erörtert die eingesetzten Technologien und präsentiert ermutigende Felddaten aus ersten Versuchen. Die Anwendung der vorgestellten Methoden ist nicht auf Kabel-DOB-Vermessungen beschränkt, sondern kann auch für Pipeline-Vermessungen oder andere Aktivitäten während des Baus und der Wartung von Offshore-Strukturen verwendet werden.

Kabelverfolgung | 3D-Visualisierung des Meeresbodens | parametrische Akustik | Magnetometer | Lokalisierung vergrabener Objekte

Ausgabe: HN 129, Seite 36–41
DOI: 10.23784/HN129-05
Autor/en: Jens Wunderlich, Jan-Erik Rygh, Michael Endler, Jens Lowag, Stein-Arild Nordrum

Bathymetry estimation using airborne remote sensing RGB image data of the tidal flats of the North Sea

Reliable bathymetric data are essential for safe navigation, as inaccuracies can pose risks for vessels dependent on precise depth information. This study investigates whether a combined approach using colour-based remote sensing systems and wave kinematic methods can improve the temporal resolution of bathymetric information in the Wadden Sea of the North Sea and provide a cost-efficient method for targeting regions with highly variable bathymetry for acoustic measurement techniques.

optical hydrography | remote sensing | optical bathymetry estimation | image-based water wave detection

Verlässliche bathymetrische Daten sind für eine sichere Schifffahrt unerlässlich, da Ungenauigkeiten für Schiffe, die auf genaue Tiefeninformationen angewiesen sind, ein Risiko darstellen können. In dieser Studie wird untersucht, ob ein kombinierter Ansatz aus farbbasierten Fernerkundungssystemen und wellenkinematischen Methoden die zeitliche Auflösung bathymetrischer Informationen im Wattenmeer der Nordsee verbessern und eine kosteneffiziente Methode bieten kann, um Regionen mit stark veränderlicher Bathymetrie für akustische Messverfahren zu erschließen.

optische Hydrographie | Fernerkundung | optische Bathymetrieabschätzung | bildbasierte Wasserwellenerkennung

Ausgabe: HN 129, Seite 30–34
DOI: 10.23784/HN129-04
Autor/en: Kilian Martlage, Ann-Christin Hackstein, Tobias Schmid, Martin Kumm, Jens Wellhausen

Transfer of autonomous mapping concepts to a small uncrewed surface vehicle

Approximately 70 % of the Earth’s surface is comprised of water, yet our understanding of its rivers, lakes and especially its oceans remain surprisingly limited. By employing state-of-the-art mapping technologies, uncrewed vessels can efficiently survey underwater terrain and gather valuable data, thereby reducing operational time and costs significantly. This paper examines the adaptation of autonomous mapping principles to a compact, uncrewed autonomous surface vessel (ASV), demonstrating practical applications for aquatic data gathering. Particular emphasis is placed on the bathymetry data obtained through the use of the ASV, exemplifying its potential to offer precise underwater terrain maps, which are indispensable for comprehensive environmental monitoring, authorities and scientific research. The results demonstrate successful multi-domain mapping of various inland water environments, including harbours and lakes, using a compact ASV equipped with algorithms from Fraunhofer IOSB’s Autonomy Toolbox (ATB). Additionally, the study achieved effective sensor fusion of geo-referenced LiDAR, sonar and camera data, providing a comprehensive hydrographic dataset for detailed environmental analysis. We find that autonomy functions of ASVs are already suitable for practical use; however, manual verification cannot be entirely eliminated yet.

autonomy | mapping | obstacle | sonar | autonomous surface vessel – ASV

Etwa 70 % der Erdoberfläche bestehen aus Wasser, doch unser Wissen über die Flüsse, Seen und insbesondere die Ozeane ist erstaunlich begrenzt. Durch den Einsatz modernster Kartierungstechnologien können unbemannte Schiffe das Unterwassergelände effizient vermessen und wertvolle Daten sammeln, wodurch sich die Betriebszeit und -kosten erheblich verringern. In diesem Beitrag wird die Anpassung der Prinzipien der autonomen Kartierung an ein kompaktes, unbemanntes Oberflächenfahrzeug (USV) untersucht, um praktische Anwendungen für die Datenerfassung unter Wasser zu erläutern. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf den Bathymetriedaten, die durch den Einsatz des ASV gewonnen werden, um das Potenzial für präzise Unter-Wasser-Geländekarten zu verdeutlichen, die für eine umfassende Umweltüberwachung, für Behörden und die wissenschaftliche Forschung unerlässlich sind. Die Ergebnisse zeigen, dass ein kompaktes ASV, das mit Algorithmen aus der Autonomy Toolbox (ATB) des Fraunhofer IOSB ausgestattet ist, erfolgreich eine Multidomänenkartierung verschiedener Binnengewässer, einschließlich Häfen und Seen, durchführt. Darüber hinaus wurde in der Studie eine effektive Sensorfusion von georeferenzierten LiDAR-, Sonar- und Kameradaten erreicht, die einen umfassenden hydrographischen Datensatz für detaillierte Umweltanalysen liefert. Wir stellen fest, dass die Autonomiefunktionen von ASVs bereits für den praktischen Einsatz geeignet sind; die manuelle Verifizierung kann jedoch noch nicht vollständig eliminiert werden.

Autonomie | Kartierung | Hindernis | Sonar | autonomes Überwasserfahrzeug

Ausgabe: HN 129, Seite 20–29
DOI: 10.23784/HN129-03
Autor/en: Tom Schmidt, Jan Witte, Uwe Lichtenstein, Angelika Zube, Philipp Woock

HyFiVe: hydrography on fishing vessels
A new monitoring system enables cost effective and scalable ocean monitoring

Whether for modelling climate change or understanding fish stocks, ocean data is essential across many disciplines. Traditionally, such data has been collected by research vessels, which are costly and limited in scope. To enhance data resolution, the concept of ships-of-opportunity presents a scalable alternative, utilising vessels originally financed for non-scientific purposes. Fishing vessels, in particular, offer unique advantages as they operate in deep waters, allowing access to the entire water column for attached measuring systems. We developed a highly flexible, autonomous measuring system within the HyFiVe project over the past three years. This system comprises three main components: a sensor carrier mounted on fishing gear for underwater data collection, a deck unit for geo-referencing and data transfer, and an onshore server for automatic quality control and data storage. In this article, we provide an overview of the HyFiVe measuring system, summarise the results of measurement campaigns to date, and discuss the system’s benefits to the community.

Ob für die Modellierung des Klimawandels oder das Verständnis von Fischbeständen – Meeresdaten sind für viele Disziplinen unerlässlich. Traditionell werden solche Daten von Forschungsschiffen gesammelt, die kostspielig und in ihrer Reichweite begrenzt sind. Um die Datenauflösung zu verbessern, stellt das Konzept der Ships of Opportunity eine skalierbare Alternative dar, bei der Schiffe eingesetzt werden, die ursprünglich für nicht-wissenschaftliche Zwecke finanziert wurden. Insbesondere Fischereifahrzeuge bieten einzigartige Vorteile, da sie in tiefen Gewässern operieren und den Zugang zur gesamten Wassersäule für die angebrachten Messsysteme ermöglichen. Im Rahmen des HyFiVe-Projekts haben wir in den vergangenen drei Jahren ein hochflexibles, autonomes Messsystem entwickelt. Dieses System besteht aus drei Hauptkomponenten: einem Sensorträger, der an einem Fanggerät für die Datenerfassung unter Wasser angebracht ist, einer Deckseinheit für die Georeferenzierung und Datenübertragung sowie einem Server an Land für die automatische Qualitätskontrolle und Datenspeicherung. In diesem Artikel geben wir einen Überblick über das HyFiVe-Messsystem, fassen die Ergebnisse der bisherigen Messkampagnen zusammen und diskutieren den Nutzen des Systems für die Gemeinschaft.

Ausgabe: HN 129, Seite 12–18
DOI: 10.23784/HN129-02
Autor/en: Andreas Hermann, Frederik Furkert, Mathis Björner, Michael Naumann, Daniel Stepputtis, Martin Gag, Stanislas Klein

Hydro Portal
Enhancing hydrographic data management in the Port of Hamburg

The Port of Hamburg has experienced significant modernisation in hydrographic data processing and presentation through the development of the Hydro Portal. This web-based platform, which provides an integrated view of harbour operations, is the result of collaboration between the Hamburg Port Authority (HPA) and Hamburg-based software company SenseLabs. The Hydro Portal serves as an efficient interface to ¬Teledyne Geospatial’s Caris Bathy DataBASE, providing access to HPA’s more than 30,000 survey data records, expanding daily.

Der Hamburger Hafen hat durch die Entwicklung des Hydro Portals eine bedeutende Modernisierung in der Verarbeitung und Darstellung hydrographischer Daten erlebt. Diese webbasierte Plattform, die einen integrierten Überblick über den Hafenbetrieb bietet, ist das Ergebnis der Zusammenarbeit zwischen der Hamburg Port Authority (HPA) und dem in Hamburg ansässigen Softwareunternehmen SenseLabs. Das Hydro Portal dient als effiziente Schnittstelle zur Caris Bathy DataBASE von Teledyne Geospatial und liefert somit den Zugang zu über 30 000 Peildatensätzen, deren Anzahl täglich wächst.

Ausgabe: HN 129, Seite 6–11
DOI: 10.23784/HN129-01
Autor/en: Marylou Gentilhomme, Frank Josuttis-Köster, Michael Kowalczyk, Jasmin Wellnitz

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