Überflieger: Vermessung aus der Luft

Schneller und informativer als bisherige Verfahren zur Gewässervermessung ist das luftgestützte Laserscansystem, das Frank Steinbacher und Markus Aufleger vom Arbeitsbereich Wasserbau gemeinsam mit ihrem Technikpartner, der Firma RIEGL LMS entwickelt haben. Das aus der Forschung entstandene Unternehmen „Airborne HydroMapping“ gewann den Businessplanwettbewerb i2b 2010.
i2b Airborne HydroMapping
Bild: Verleihung des i2b Awards: Dr. Anton Zeiner (Donau Universität Krems); Prof. Dr. Markus Aufleger und DI Frank Steinbacher (AHM); Dr. Thomas Uher (Erste Bank)

Mit der im Jahr 2000 in Kraft getretenen Wasserrahmenrichtlinie sind EU-Mitgliedsstaaten verpflichtet, geeignete Maßnahmen zu einer nachhaltigen und umweltverträglichen Wassernutzung zu ergreifen und so eine Vermeidung der Verschlechterung des ökologischen Zustands von Oberflächen- und Grundwässern sicherzustellen. Aus diesem Grund werden Länder, Gemeinden aber auch Energieversorger vor der Herausforderung stehen, Gewässerformen laufend zu vermessen. „Es wird einen enormen Bedarf an Vermessungsarbeiten in Seen, Stauräumen, Flüssen und Bächen geben“, erläutert DI Frank Steinbacher Mitbegründer des neu gegründeten Unternehmens Airborne HydroMapping, das sich als Komplettanbieter für luftgestützten Vermessung von Oberflächengewässern etablieren will. „Im Vergleich zur klassischen Gewässervermessung ist die Messung aus dem Flugzeug deutlich schneller und zeichnet sich durch einen größeren Informationsgehalt aus“, sagt der Wissenschaftler.

Zwei Laserimpulse

Die luftgestützte Hydrographie basiert auf zwei verschiedenen Laserimpulsen: Ein erster Laserimpuls im Infrarotbereich kann die Wasseroberfläche nicht durchdringen und eignet sich deshalb zur Bestimmung der Grenzfläche Luft/Wasser. Der reflektierte Laserimpuls wird von einem Empfänger an Bord des Flugzeugs registriert. Die Wellenlänge des zweiten Laserimpulses wird im blaugrünen Bereich des sichtbaren Spektrum gewählt und stellt sicher, dass der Laserimpuls das Wasser durchdringt und weitgehend ungeschwächt die Sohlenoberfläche erreicht, dort reflektiert und anschließend ebenfalls vom Empfänger an Bord des Flugzeugs registriert werden kann. Die Entfernung zwischen dem Flugzeug und der Grenzfläche Luft/Wasser bzw. dem Flugzeug und der Sohlenoberfläche errechnet sich unter Berücksichtigung der Lichtgeschwindigkeiten in Luft und Wasser aus den unterschiedlichen Signallaufzeiten. Die eigentliche Wassertiefe wird über die Differenz der Entfernungen zwischen Flugzeug und Sohlenoberfläche sowie Flugzeug und Grenzfläche Luft/Wasser ermittelt. Die beim Überfliegen mittels Laserscan gewonnenen Daten ergeben eine zunächst unübersichtliche Punktwolke. „Wichtiges Know-how liegt in der Weiterverarbeitung der Daten zu einem Maschennetz und der Erstellung eines digitalen, in das Geländemodell integrierbaren Gewässermodells“, hebt Steinbacher hervor.

Internationales Interesse

Für Lehre und Forschung an der Universität Innsbruck eröffnen sich durch die Unternehmensgründung ebenfalls neue Möglichkeiten: „Airborne HydroMapping möchte sich in den Räumen des ICT-Gebäudes ansiedeln. Dadurch haben auch Studierende im Rahmen von Lehrveranstaltungen die Möglichkeit, Einblick in diesen vollkommen neuen technischen Bereich zu bekommen“, streicht Steinbacher hervor. Airborne HydroMapping betreibt darüber hinaus ein Flugzeug, das für Vermessungs- und Erkundungsflüge oder als Testplattform für luftgetragenen Messsysteme zur Verfügung steht. „Es bestehen eine Reihe Kooperationsmöglichkeiten mit anderen Fachbereichen“, freut sich Steinbacher. So hat sich zum Beispiel im Rahmen von Gesprächen mit dem Institut für Mikrobiologie bereits ein mögliches gemeinsames Projekt ergeben, im Rahmen dessen Mikroorganismen im Eis geortet werden sollen.

Die Grundlagen für das ambitionierte Gründungsprojekt hat Frank Steinbacher im Zuge seiner Doktorarbeit geschaffen, 2007 folgte ein Forschungsantrag bei der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) das mit einem Förderrahmen von über 1 Million Euro genehmigt wurde. Anfang Dezember ging Airborne HydroMapping als Gesamtsieger aus dem österreichweiten i2b Businessplan-Wettbewerb hervor, ein hochdotierter EU-Forschungsantrag ist im Laufen. „Wir hatten Beteiligungsanfragen von mehr als 120 Universitäten“, schildert Steinbacher nicht ohne Stolz.