Autor: Sebastian Böcker, B.Sc.
Titel: Erfassung der Unterwassertopografie von Flussmodellen mit terrestrischen Laserscannern
Art: Master's Thesis
Jahr, Nr.: 2016, #435
Betreuer: M.Sc. Wolfgang Wiedemann, M.Sc. Mathias Schlagenhauser

Das dreidimensionale Erfassen der Sohle von Flussmodellen ist für viele Fragestellungen im wasserbaulichen Versuchswesen interessant. In natürlichen Flüssen verändern das strömungs-abhängige Mitführen oder Ablagern von Sedimentgeschiebe allmählich die Gestalt des Fluss-bettes. Die Dynamik der komplexen Veränderungsprozesse lässt sich am besten in maßstäbli-chen Flussmodellen untersuchen Aufgrund der einfachen Bedienbarkeit und der Möglichkeit, in kurzer Zeit ein hochauflösendes Abbild der Realität als 3D Punktwolke zu erzeugen, konnte sich terrestrisches Laserscanning (TLS) in den letzten Jahren weit verbreiten. Heute findet TLS, auch außerhalb der Geodäsie, in den unterschiedlichsten Fachbereichen Anwendung. Mit TLS lassen sich die trockene Fluss-sohle, wie auch Bereiche unterhalb der Wasseroberfläche erfassen und nahtlos ineinander über-führen. Jedoch sind Laserscanner ursprünglich nicht dazu gedacht durch die Wasseroberfläche zu scannen. Daher muss die resultierende, verzerrte Punktwolke um den Einfluss der Strahlbre-chung korrigiert werden. In der vorliegenden Arbeit werden Flussmodelle, unter Verwendung eines Pulslaserscanners, sowohl im trockenen Zustand, als auch durch die Wasseroberfläche hindurch erfasst. Die ma-ximal durchdrungene Wassertiefe liegt bei etwas über einen Meter. Die Korrektur der Unterwas-serpunkte erfolgt nach den bekannten Formeln von Smith et al. 2012. Bei der Auswertung der Messungen stellt sich heraus, dass die entzerrte Unterwasser-Punktwolke nicht mit der im Tro-ckenen gemessenen Referenz übereinstimmt und einen wassertiefenabhängigen Versatz auf-weist. Durch experimentelle Bestimmung und Methoden der Ausgleichungsrechnung kann ein Korrek-turfaktor für die im Wasser zurückgelegte Strecke des Laserstrahls bestimmt werden. Der Effekt wird der Rückstreuung im Wasser zugeschrieben. Erst unter Berücksichtigung der Rückstreu-ung, welche einen Fehler in der Entfernungsmessung verursacht, kann die Unterwasser-Punkt-wolke an die Sollgeometrie der Referenz bestmöglich angepasst werden. Das verwendete Kor-rekturmodell wird daraufhin um den ermittelten Parameter erweitert. Bestandteile zusätzlicher Untersuchungen sind das Messrauschen in klarem und trüben Was-ser, sowie Fehlereinflüsse durch Wellenbewegungen und Mehrfachreflexionen des Messsignals.