Fachbeiträge

Sämtliche Fachbeiträge aus den Hydrographischen Nachrichten seit der Ausgabe HN 100 sind online verfügbar.
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»Der Hydrograph lebt davon, dass andere mit ihm im Austausch stehen« – Ein Wissenschaftsgespräch mit Harald Sternberg

Harald Sternberg ist seit dem Jahr 2001 Professor in Hamburg, zuerst an der Hochschule für Angewandte Wissenschaften (HAW), dann an der HafenCity Universität (HCU). Seine Schwerpunkte waren bislang die Ingenieurgeodäsie und die geodätische Messtechnik. Im November 2017 übernahm er überraschend die Professur für Hydrographie und Geodäsie. Im Wissenschaftsgespräch verrät er, wie sich Studium und Lehre verändern werden, wann Hydrographen ungenauer messen sollten, was wir von lernenden Maschinen erwarten dürfen und warum Ingenieure für das Gute verantwortlich sind.

HCU | Hydrographieausbildung | Professur | Category A | Laserscanner | Smartphone | Technologiesprünge | Multi-Sensor-System | künstliche neuronale Netze | persönliche Zertifizierung | E-Learning

Ausgabe: HN 110 Seite: 40–50
DOI: 10.23784/HN110-06
Autor/en: Harald Sternberg

Neue Bewertung der harmonischen Analyse im Vergleich zur Darstellung der Ungleichheiten am Beispiel der Deutschen Bucht

Zur Vorausberechnung der Hoch- und Niedrigwasser in den deutschen Gewässern der Nordsee wurde Mitte des 20. Jahrhunderts das Verfahren der Darstellung der Ungleichheiten vom ehemaligen Deutschen Hydrographischen Institut (DHI) eingeführt. Dieses Vorgehen leitet sich aus einem nonharmonischen Ansatz zur Analyse der halbmonatlichen Ungleichheiten ab, der auf die Mondtransitdaten zurückgreift (Kunze 1989). Trotz ihrer Mängel und ihrer Beschränkung auf die Ermittlung einzelner Punkte der Tidenkurve bringt diese Methode zufriedenstellende Ergebnisse für die Seeschifffahrt und wird noch heute vom Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) zur Herstellung der Gezeitentafeln verwendet. Die weithin bekannte harmonische Analyse, die die Vorausberechnung der gesamten Tidenkurve nach beliebigem Takt ermöglicht, wurde ebenfalls im DHI geprüft. Allerdings erwiesen sich die im DHI und im BSH entwickelten harmonischen Verfahren als ungenau, da sie insbesondere auf eine beschränkte Anzahl von Gezeitenkomponenten zurückgreifen. Sie wurden zu offiziellen Berechnungen nicht berücksichtigt. Seitdem ergaben sich im Bereich der harmonischen Analyse und der Weiteruntersuchung des Gezeitenpotenzials wichtige Fortschritte auf internationaler Ebene. Dadurch wurde die Anzahl der Gezeitenkomponenten erheblich erweitert. Aufgrund der Schwächen der früher im DHI entwickelten harmonischen Ansätze, legt das nachfolgende Konzept eine Verbesserung des harmonischen Verfahrens vor, das sich auf eine umfangreiche und neudefinierte Komponentenliste stützt. Dieses Konzept ist mit einer neuen Art der Datenverarbeitung verbunden, die zur Optimierung der Berechnungsprozeduren konzipiert wurde. Durch eine komparative Bewertung beider Vorausberechnungsmethoden am Beispiel der Datenauswertung mehrerer Pegelstationen der Deutschen Bucht wurde die Zuverlässigkeit des neuen harmonischen Verfahrens bestätigt.

Gezeitenvorausberechnung | harmonische Analyse | Ungleichheiten | Tidenkurve | Gezeitenpotenzial

Ausgabe: HN 110 Seite: 35–39
DOI: 10.23784/HN110-05
Autor/en: Patrick Goffinet

Bathymetrische Kompilation und geomorphologische Analysen am Knipovich-Rücken

Mittelozeanische Rücken stellen das erste Glied im globalen Förderband von Neubildung, Abkühlung, Abdeckung und Subduktion ozeanischer Kruste dar. Eine ihrer Gattungen, die ultralangsam spreizenden Rücken, ist erst in den letzten Jahren in den Fokus der Forschungsgemeinschaft gerückt und deswegen noch nicht im Detail verstanden. Zu einem Vertreter dieser Gruppe, dem Knipovich-Rücken in der Norwegen-Grönland See, wurde deswegen eine Kompilation von hochauflösenden bathymetrischen Daten angefertigt und damit erstmals ein detailreicher, zusammenhängender Datensatz in diesem Gebiet generiert. Dieser wurde anschließend mit einer ringförmigen Nachbarschaftsanalyse in zwei Frequenzbereichen analysiert und ausgewertet. So konnten übergeordnete Strukturen wie magmatisch robustere Bauten sowie deren interne Struktur dargestellt werden. Der automatisierte und einheitliche Charakter dieser Methodik eröffnet dabei Möglichkeiten in Bezug auf objektivere und quantitativere Rückschlüsse. Festgestellt wurde dabei, dass die Orientierung der Riftachse Auswirkung auf die Ausrichtung von bestimmten tektonischen Strukturen hat. Des Weiteren kann ein Einfluss der Obliquität auf die Strukturgröße am Rücken nachgewiesen werden. Diese Abhängigkeit wird aber zusätzlich von der Magmaverfügbarkeit im jeweiligen Gebiet beeinflusst. Unterschiede in der Rauigkeit des Meeresbodens weisen weiterhin auf eine zeitliche Variabilität dieser Magmaproduktion hin. Außerdem konnten morphologische Unterschiede in den zwei bekannten magmatischen Centern in diesem Gebiet aufgedeckt werden.

Knipovich-Rücken | Mittelozeanische Rücken | Nachbarschaftsanalyse | Obliquität

Ausgabe: HN 110 Seite: 27–33
DOI: 10.23784/HN110-04
Autor/en: Jonah Geils

Multisensor microbathymetric habitat mapping with a deep-towed Ocean Floor Observation and Bathymetry System

To describe the seafloor topography, a number of different bathymetric methods can be applied which show major differences in coverage, resolution and topographic uncertainty. In order to conduct high-resolution habitat mapping in the deep sea, subsea survey methods need to be utilised. One of those methods is the use of deep-towed sensors. This work presents the newly developed Ocean Floor Observation and Bathymetry System (OFOBS), a sensor frame with optical, acoustic and navigational sensors. With a developed processing workflow, different products are gained from post processing the collected data sets, namely submetre acoustic bathymetry, subdecimetre side-scan mosaics, subcentimetre photogrammetric microbathymetry and geometrically corrected, georeferenced submillimetre photo mosaics. The data was collected during the RV Polarstern expedition PS101 in the extreme environment of the volcanic seamounts along the Langseth Ridge in the high Arctic (87°N, 60°E).

Arctic | microbathymetry | underwater photogrammetry | deep-tow

Ausgabe: HN 110 Seite: 20–24
DOI: 10.23784/HN110-03
Autor/en: Simon Dreutter

Digital elevation models of underwater structures from UAV imagery

The paper presents a workflow for the generation of digital elevation models (DEMs) of underwater areas from aerial images. Standard software products do not provide the possibility to triangulate correctly through refractive interfaces, such as water. Known procedures are based on oriented images and known water levels with DEM determination via forward intersection based on reconstructed image ray paths (ray tracing). In this article an integrated procedure for image orientation as well as DEM extraction from aerial imagery containing both land and underwater areas is presented. The proof of concept was done by capturing UAV imagery of shallow water areas of a high-alpine lake in the Swiss Alps. The processed data set will be presented and the extraction and matching of image points observed through water are discussed. The accuracy potential as well as practical limitations of processing multimedia data are analysed.

UAV | DEM | underwater | multimedia | bundle adjustment

Ausgabe: HN 110 Seite: 14–19
DOI: 10.23784/HN110-02
Autor/en: Christian Mulsow