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»Ohne uns Geodäten bleiben die Fenster der GIS-Programme und der CAD-Programme leer«

Den Namen Lutz Christiansen kennt jeder, der schon einmal bei einem Hydrographentag war. Zwar hielt sich der Namensträger bei den jährlichen Veranstaltungen der DHyG meist dezent im Hintergrund, doch von dort aus hat er mit seinem Arbeitskreis die Hydrographentage verlässlich organisiert. Im Interview verrät Lutz, wo der Hydrographentag stattgefunden hat, der ihm im Rückblick besonders gelungen scheint. Im ersten Teil des Gesprächs geht es freilich um seinen Job beim LKN.SH, wo er für die Vermessung der Küstenzone verantwortlich ist. Dabei erwies er sich als Pionier, weil er schon sehr früh auf die Methoden der Laserbathymetrie und der satellitengestützten Bathymetrie gesetzt hat.

Anyone who has ever been to a »Hydrographentag« (the annual hydrographic conference in Germany) knows the name Lutz Christiansen. Although he usually kept a low profile at the annual DHyG events, he and his working group reliably organised the Hydrographentag from behind the scenes. In this interview, Lutz reveals where the conference took place that he considers to have been particularly successful in retrospect. The first part of the conversation focuses on his job at LKN.SH, where he is responsible for surveying the coastal zone. He proved to be a pioneer in this field, as he was one of the first to use laser bathymetry and satellite-derived bathymetry methods.

Ausgabe: HN 132, Seite 48–54
DOI: 10.23784/HN132-06
Autor/en: Lutz Christiansen, Lars Schiller, Peter Dugge

Monitoring küstennaher Flachwasserbereiche durch raumzeitliche Satellitenbilddatenanalyse mittels KI-gestützter optischer Hydrographie für eine anlassbezogene Seevermessung

Die Kenntnis der Variabilität des Meeresbodens ist eine wesentliche Voraussetzung für eine bedarfsgerechte und ressourceneffiziente Seevermessung. Ein möglicher Ansatz zur Generierung dieses Wissens besteht in der Bereitstellung und Analyse raumzeitlich hochaufgelöster Bathymetrien aus multispektralen Satellitenbilddaten. Das auf diesen Entwicklungen basierende Verfahren wurde prototypisch als vollautomatischer operationeller Dienst beim Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie realisiert. Die im ersten Schritt notwendige spektrale Ableitung der Bathymetrie wird mit Hilfe eines Convolutional Neural Network für Flachwasserbereiche bis circa 10 m Tiefe ermittelt. In den durchgeführten Untersuchungen wurde ein mittlerer absoluter Fehler von 0,47 m sowie ein RMSE von 0,86 m ermittelt. Für die anschließende Änderungsanalyse werden verschiedene Verfahren eingesetzt, darunter eine Hauptkomponentenanalyse, eine Change-Vector-Analyse, ein Least-Squares-Tracking und eine robuste Mediandifferenz. Die Ergebnisse werden stochastisch gewichtet, zu einem repräsentativen Änderungswert zusammengefasst, räumlich aggregiert und schließlich in ein intuitives Ampelschema überführt. Auf dieser Grundlage werden für die Einsatzplanung der Seevermessung anlassbezogene Handlungsempfehlungen bereitstellt.

The knowledge of the variability of the seabed is an essential prerequisite for needs-based and resource-efficient hydrographic surveying. One possible approach to generating this knowledge is to provide and analyse high-resolution bathymetry data from multispectral satellite imagery. The process based on these developments was implemented as a prototype fully automated operational service at the German Federal Maritime and Hydrographic Agency (BSH). The spectral derivation of bathymetry required in the first step is performed using a convolutional neural network for shallow waters up to a depth of approximately 10 m. The investigations carried out determined an average absolute error of 0.47 m and an RMSE of 0.86 m. Various methods are used for the subsequent change analysis, including principal component analysis, change vector analysis, least squares tracking and robust median difference. The results are stochastically weighted, merged into a representative change value, spatially aggregated and finally converted into an intuitive traffic light scheme. On this basis, event-related recommendations for action are provided for the deployment planning of hydrographic surveying at BSH.

Ausgabe: HN 132, Seite 38–47
DOI: 10.23784/HN132-05
Autor/en: Peter Grabbert, Mirko Bothe, Patrick Westfeld

Satellitengestützte Bathymetrie als Instrument zur schnellen Beurteilung sturmbedingter Auswirkungen auf die Strandaufschüttung

Behörden stehen nach Sturmereignissen vor der Aufgabe, Strandvolumenverluste schnell zu quantifizieren, um Katastrophenmeldungen vorzubereiten. Traditionelle Methoden stützen sich auf visuelle Schätzungen und wenige Messungen wie Strandhöhe, Steilhanghöhe oder Dünenabstand. Diese Verfahren sind jedoch fehleranfällig, da Daten zum Offshore-Bereich des Strandprofils meist fehlen. Vollständige Strandprofiluntersuchungen, die sowohl den trockenen Strand als auch den Unterwasserbereich einbeziehen, liegen erst später vor. Satellitengestützte Bathymetrie (SDB) kann diese Lücke schließen: Sie liefert flächendeckende, konsistente Daten, die zeitnah vor und nach einem Sturm verfügbar sind. Dadurch lassen sich vorläufige Volumenschätzungen präzisieren und Katastrophenmeldungen auf eine fundiertere Datengrundlage stellen. Eine vergleichende Analyse von SDB-Daten und traditionellen topobathimetrischen Vermessungen am Beispiel von Coquina Beach (Anna Maria Island, Florida) zeigt, dass SDB die Genauigkeit schneller Nachsturmbewertungen verbessert. Trotz methodischer und verarbeitungsbedingter Einschränkungen kann SDB entscheidend dazu beitragen, wirtschaftliche Verluste realistisch abzuschätzen und eine schnellere, besser informierte Reaktion auf Sturmereignisse zu ermöglichen.

Erdbeobachtung | satellitengestützte Bathymetrie | Sturmschaden | Strandvolumen | Küstenresilienz

After storm events, authorities are faced with the task of quickly quantifying beach volume losses in order to prepare disaster declarations. Traditional methods rely on visual estimates and a few measurements such as beach elevation, scarp height or distance from dune to waterline. However, these methods are prone to errors because data on the offshore portion of the beach profile are usually missing. Complete beach profile surveys, including both the dry beach and the underwater area, are only available later. Satellite-derived bathymetry (SDB) can close this gap: It provides comprehensive, consistent data that is available promptly before and after a storm. This allows for more precise preliminary volume estimates and provides a more solid data basis for disaster declarations. A comparative analysis of SDB data and traditional topo-bathy surveys using Coquina Beach (Anna Maria Island, Florida) as an example shows that SDB improves the accuracy of rapid post-storm assessments. Despite methodological and processing limitations, SDB can make a decisive contribution to realistically estimating economic losses and enabling a faster, better-informed response to storm events.

earth observation | satellite-derived bathymetry | storm damage | beach volume | coastal resilience

Ausgabe: HN 132, Seite 30–37
DOI: 10.23784/HN132-04
Autor/en: Edward Albada, Morjana Signorin, Lindino Benedet, Chelsea Ryan, Knut Hartmann, Christian Bödinger, Kim Knauer

Large-scale seafloor mapping of the Italian coasts using multi-sensor surveying to characterise Posidonia oceanica and seafloor morphology in shallow waters

The Italian Institute for Environmental Protection and Research (ISPRA) is leading a nationwide initiative to map and restore seagrass meadows under the Marine Ecosystem Restoration (MER) project. This effort addresses the alarming decline of Posidonia oceanica and Cymodocea nodosa habitats, which are critical for carbon sequestration, biodiversity and coastal resilience. The MER project’s mapping component, executed by Fugro and Compagnia Generale Ripreseaeree (CGR), in partnership with EOMAP and PlanBlue, employed a multi-sensor approach, combining satellite, airborne, vessel-based (high-resolution multibeam echo sounder, MBES) and autonomous underwater vehicle (AUV) technologies. The integration of bathymetric LiDAR, MBES, optical and multispectral data allowed continuous bathymetric coverage from the coastline to a depth of 50 metres. The Virgeo platform, specifically developed by Fugro, facilitated real-time monitoring of acquisitions and data collected by ships and aircraft engaged in the surveys. This integrated approach provides a robust baseline for restoration planning and long-term monitoring, offering a scalable, cost-effective solution for national marine habitat assessments.

marine ecosystem restoration | habitat and seafloor mapping | multi-sensor surveying | seagrass monitoring | machine learning classification

Das italienische Institut für Umweltschutz und -forschung (ISPRA) leitet eine landesweite Initiative zur Kartierung und Wiederherstellung von Seegraswiesen im Rahmen des Projekts »Marine Ecosystem Restoration« (MER). Diese Initiative befasst sich mit dem alarmierenden Rückgang der Lebensräume von Posidonia oceanica und Cymodocea nodosa, die für die Kohlenstoffbindung, die Artenvielfalt und die Widerstandsfähigkeit der Küsten von entscheidender Bedeutung sind. Die Kartierungskomponente des MER-Projekts, die von Fugro und Compagnia Generale Ripreseaeree (CGR) in Zusammenarbeit mit EOMAP und PlanBlue durchgeführt wurde, basierte auf einem Multisensor-Ansatz, bei dem Satellitentechnologien, luft- und schiffsgestützte Technologien (mit hochauflösendem Fächerecholot) und autonome Unterwasserfahrzeugtechnologien (AUV) kombiniert wurden. Die Integration von bathymetrischen LiDAR-, Fächerecholot-, optischen und multispektralen Daten ermöglichte eine kontinuierliche bathymetrische Abdeckung von der Küstenlinie bis zu einer Tiefe von 50 Metern. Die speziell von Fugro entwickelte Virgeo-Plattform ermöglichte die Echtzeitüberwachung der Erfassungen und der Daten, die von den an den Vermessungen beteiligten Schiffen und Flugzeugen gesammelt wurden. Dieser integrierte Ansatz bietet eine solide Grundlage für die Planung von Wiederherstellungsmaßnahmen und die langfristige Überwachung und stellte eine skalierbare, kostengünstige Lösung für nationale Bewertungen von Meereslebensräumen dar.

Wiederherstellung mariner Ökosysteme | Kartierung von Lebensräumen und Meeresböden | Multisensor-Vermessung | Seegrasüberwachung | Klassifizierung mittels maschinellen Lernens

Ausgabe: HN 132, Seite 24–29
DOI: 10.23784/HN132-03
Autor/en: Sante Francesco Rende, Alessandro Bosman, Nunziante Langellotto, Viviana Belvisi, Raffaele Proietti, Alfredo Pazzini, Agostino Tommasello, Monica Montefalcone, Alberto Guarnieri, Giorgio De Donno, Valerio Baiocchi, Daniela Carrion, Filippo Muccini, Riccardo Barzaghi, Tanja Dufek, Paula Garcia Rodriguez, Marco Filippone, Benoit Cajelot, Dhira Adhiwijna, Federico Bartali, Hugh Parker, Michelle Wagner, Nick Rackebrandt, Leonardo Tamborrino, Knut Hartmann, Constantin Sandu, Andreas Müller, Giordano Giorgi

REPMUS: A catalyst for innovation in uncrewed hydrography

REPMUS (Robotic Experimentation and Prototyping with Maritime Unmanned Systems) is an annual multinational exercise led by the Portuguese Navy with NATO, EU, academia and industry partners. Unlike traditional military drills, it focuses on technological development, prototyping and integration of uncrewed systems across maritime, aerial and subsurface domains. REPMUS24 gathered over 2,000 participants from 30+ nations to test capabilities in realistic scenarios, such as hydrography, rapid environmental assessment (REA), amphibious surveys, glider-based oceanographic monitoring and critical underwater infrastructure protection. The exercise accelerates innovation by transitioning prototypes into operational tools, fostering interoperability and knowledge exchange.

REPMUS | maritime unmanned systems (MUS) | rapid environmental assessment (REA) | critical underwater infrastructure (CUI) protection | multi-domain operations (MDO)

REPMUS (Robotic Experimentation and Prototyping with Maritime Unmanned Systems) ist eine jährliche multinationale Übung unter der Leitung der portugiesischen Marine mit Partnern aus der NATO, der EU, der Wissenschaft und der Industrie. Im Gegensatz zu traditionellen Militärübungen konzentriert sie sich auf die technologische Entwicklung, das Prototyping und die Integration unbemannter Systeme in den Bereichen See, Luft sowie unter Wasser. REPMUS24 versammelte über 2000 Teilnehmer aus mehr als 30 Nationen, um Fähigkeiten in realistischen Szenarien zu testen, darunter Hydrographie, schnelle Umweltbewertung (REA), amphibische Vermessungen, ozeanografische Überwachung mit Glidern und Schutz kritischer Unterwasserinfrastruktur. Die Übung beschleunigt Innovationen, indem sie Prototypen in einsatzfähige Werkzeuge überführt und Interoperabilität und Wissensaustausch fördert.

REPMUS | maritime unbemannte Systeme (MUS) | schnelle Umweltbewertung (REA) | Schutz kritischer Unterwasserinfrastruktur (CUI) | Multi-Domain-Operationen (MDO)

Ausgabe: HN 132, Seite 16–22
DOI: 10.23784/HN132-02
Autor/en: Rui Miguel Cândido, Nádia Rijo, António Tavares

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