MG3 & Satelliten abgeleitete Bathymetrie

Der Fortschritt von Landsat-Satellitenbildern zu einer von Satelliten abgeleiteten bathymetrischen Oberfläche zu einer bENC (Bathymetric Electronic Navigation Chart). Der Standort ist Golfo de Guanahacabibes, Kuba. (Kredit: Aaron Sager)

Das in England ansässige Unternehmen MG3 ist ein Meeresforschungsunternehmen. MG3 unterhält eine Flotte von drei Mehrzweck-DP1-Schiffen, die im Offshore- und Küstenbereich eingesetzt werden können und jeweils mit einer Vielzahl von Seiten- und Mehrstrahlsonaren sowie mit geschleppten Magnetometergeräten für die Untertagevermessung ausgestattet sind. (Mit freundlicher Genehmigung: MG3)

TCartas 30m GIS-Paket in Nordeuropa entlang des Ärmelkanals. (Kredit: Aaron Sager)

TCartas Marine-Grundkarte in Großbritannien (Credit: Aaron Sager)

Previous Next

Der Betrieb von Vermessungsschiffen in seichten Küstengebieten ist ein gefährliches Unterfangen. Ein unterirdisches Hindernis kann ein Mehrstrahlsonar von seinem Schleppkabel abreißen, was zu einem Verlust des teuren Geräts und zu einer potentiellen Verzögerung der Expedition führt. Verlorene Ausrüstung ist jedoch eine kleine Unannehmlichkeit im Vergleich zu der ebenso realen Möglichkeit, dass das Schiff in schlecht kartierten Gewässern auf Grund läuft, die Sicherheit seiner Besatzung gefährdet und Schäden in Millionenhöhe verursacht.

Aus diesem Grund investieren die Betreiber von Vermessungsschiffen viel Zeit und Geld, um das mit jeder Reise verbundene Risiko zu minimieren. Sie sind immer auf der Suche nach neuen Technologien, um die Sicherheit ihres Personals und ihrer Ausrüstung zu erhöhen und gleichzeitig die Ergebnisse ihrer Projekte zu verbessern. Mit diesem Ziel hat sich MG3 Survey UK Limited an Erdbeobachtungssatelliten gewandt, die Hunderte von Kilometern über dem Meeresspiegel fliegen, um besser zu verstehen, welche Hindernisse in den gefährlichsten Küstenzonen unter den Wellen liegen.

Eines der Schiffe von MG3 kehrte kürzlich von einer Umfrage in der Karibik zurück, bei der das Planungsteam auf mehrere bathymetrische Produkte, einschließlich satellitengestützter Daten, zurückgriff, um eine "Desktopkartierung" der zahlreichen zerklüfteten Korallenriffe in der Region durchzuführen. Diese Arbeit wurde durchgeführt, lange bevor das Schiff seine Reise antrat. Tatsächlich hat MG3 die Daten bereits verwendet, bevor sie ein Angebot für das Projekt abgegeben haben.

Satellitendaten
MG3 mit Sitz in Warminster, England, ist ein Meeresforschungsunternehmen. MG3 unterhält eine Flotte von drei Mehrzweck-DP1-Schiffen, die im Offshore- und Küstenbereich eingesetzt werden können und jeweils mit einer Vielzahl von Seiten- und Mehrstrahlsonaren sowie mit geschleppten Magnetometergeräten für die Untertagevermessung ausgestattet sind.

"Wir arbeiten intensiv an geophysikalischen Vermessungen für Öl und Gas, Windparkanlagen in erneuerbaren Energien und Kabelverlegungsprojekte für die Telekommunikation", sagte Steve Jackson, Qualitätsmanager für Gesundheit und Sicherheit bei MG3, und fügte hinzu, dass MG3 routinemäßig satellitenabgeleitete bathymetrische Daten enthält in mehrere Planungsphasen seiner Projekte.

Das Unternehmen wurde vor etwa fünf Jahren mit der Verwendung von Satellitenbildern für Marineanwendungen vertraut gemacht, als es sich mit bathymetrischen Vermessungsgeboten bei TCarta, einem Unternehmen für Geodatenlösungen (damals Proteus Geo genannt) in Bristol, Großbritannien, zusammenschloss. Zu dieser Zeit etablierte sich TCarta als Anbieter eines neuen Typs von Nearshore-Wassertiefen-Kartendaten, der sogenannten Satelliten-abgeleiteten Bathymetrie.

"Als Geschäftspartner haben unsere Unternehmen zusammengearbeitet, weil wir ein Angebot anbieten konnten, das die Daten der Tiefwasser-Hydrographie-Vermessungsdaten von MG3 mit unserem von der Küste abgeleiteten bathymetrischen Produkt kombiniert", sagte Richard Flemmings, Operations Director für TCarta.

Das TCarta-Produkt appellierte an MG3, weil die Satellitenbilder genaue Daten über die Meeresbodentiefe in den flachen Küstengebieten liefern könnten, wo es oft zu riskant ist, Messschiffe zu nehmen oder teure Geräte sogar einige Meter unter die Oberfläche zu ziehen.

Ableitung von Wassertiefe
TCarta kommerzialisierte die proprietäre Technik, um Wassertiefenmessungen aus Satellitenbildern zu extrahieren und erstellt nun die Produkte. Während der Produktion verarbeitet TCarta hochaufgelöste multispektrale 8-Band-Bilder, die von den DigitalGlobe WorldView-Satelliten über Küstenzonen aufgenommen wurden. Die Verarbeitung leitet Meeresbodentiefen mit einer Genauigkeit von zwei Metern auf eine Tiefe von etwa 20 Metern ab. TCarta wendet eine strenge Qualitätskontrolle an, um die Datengenauigkeit sicherzustellen.

"Der satellitengestützte Prozess ist kosteneffizienter als luftgestützte oder schiffsbasierte Methoden der bathymetrischen Datenerfassung", sagte Flemmings. "Es kostet etwa ein Zehntel der Kosten anderer Techniken."

Zusätzlich zu ihrer finanziellen Attraktivität wurde die satellitengestützte Bathymetrie aus mehreren Gründen sofort von Unternehmen ausgenutzt, die in der Küstenzone tätig sind. Sicherheit ist das wichtigste, da die Technik erfordert, dass keine Boote oder Personal in die dynamische und gefährliche Umgebung in der Nähe der Küste gebracht werden. Genauso wichtig ist, dass die Umwelt geschädigt wird, da der Fernerkundungsprozess keinen Kontakt mit dem Wasser oder dem Ufer hat. "Es gibt keine Luftraumprobleme mit Satellitenbildern", fügte Flemmings hinzu. "Die DigitalGlobe-Satelliten fliegen hoch über Luftraumbeschränkungen mit fast täglichem Zugang zu jedem Punkt auf der Erdoberfläche."

Ein Gebot planen
In einem typischen Meeresforschungsprojekt wie dem jüngsten in der Karibik verwendet MG3 die bathymetrischen Daten während der Angebotsphase. Steve Jackson und sein Team erhalten satellitengestützte Bathymetrie und ein ergänzendes Marine Basemap-Produkt für das Interessengebiet (AOI) von TCarta. Die Grundkarte ist ein stilisiertes bathymetrisches Bild, das von TCarta für den Einsatz als Meeres-GIS-Hintergrund, hauptsächlich in Offshore-Umgebungen, erstellt wurde. Es zeigt Tiefenraster und Konturlinien in 90m Auflösung.

In der Karibik nutzte Jackson die 90-m-Daten, um einen Überblick über die tiefen Offshore-Segmente der AOI zu erhalten. Zu diesem Zeitpunkt war er vor allem daran interessiert, Hindernisse im tiefen Wasser zu kartieren, die eine Gefahr für das Schiff und die Ausrüstung darstellen könnten. Er notierte auch die effizientesten Routen in und aus dem Gebiet.

Näher am Ufer konzentrierte sich die Projektplanung auf die von Satelliten abgeleitete Bathymetrie. Wieder untersuchte Jackson die Daten auf das Vorhandensein von Riffen in den flachen karibischen Gewässern. Er nutzte diese Informationen, um Vermessungslinien zu planen und zu bestimmen, welche gezogene Ausrüstung in verschiedenen Teilen der AOI eingesetzt werden könnte. Die verschiedenen geschleppten Sensoren haben Wassertiefenschwellen, bei denen sie am effizientesten sind.

"Dies ist für kommerzielle Zwecke, wo wir das Projekt so schnell wie möglich für den Kunden abschließen können", sagte Jackson.

MG3 nutzte die Informationen - Reisezeit, Vermessungslinien und Ausrüstungsverbrauch - um ein Preisschild für sein Projektgebot zu erstellen. Jedes Schiff kostet Zehntausende von Dollar pro Tag, mit geschleppten Geräten, die die Kosten erhöhen. Dies bedeutet, dass der schnellste Weg dorthin bestimmt wird und die effizientesten Vermessungslinien vor Ort möglicherweise die Zeit für das Projekt verkürzen, wodurch das britische Unternehmen in eine bessere Position gebracht wird, um den Auftrag zu gewinnen.

Sicherheit zuerst
Ein genaues Angebot ist jedoch nicht die einzige Verwendung für die von Satelliten abgeleitete Bathymetrie. Da Jackson Daten auf Effizienz prüft, schätzt er auch Risiken ein. Die Datensätze weisen die Genauigkeit und Genauigkeit auf, um Hindernisse auf dem Meeresboden aufzudecken, die bei der Planung jedes Segments der Vermessungsarbeiten in Küstennähe auch unter dem Gesichtspunkt der Sicherheit betrachtet werden müssen. Die Tiefe des Meeresbodens und die Unterwasserhindernisse bestimmen, wohin das Schiff fahren kann und wo abgeschleppte Ausrüstung eingesetzt werden kann.

Für jedes Projekt, das an einem abgelegenen Ort durchgeführt wird, verwendet Jackson die Daten, um die schnellsten Ausgangsrouten vom AOI zum nächstgelegenen Bevölkerungszentrum zu planen, falls ein Besatzungsmitglied krank oder verletzt wird. Mit diesen Informationen weiß der Schiffsführer immer, wo sich das nächstgelegene Krankenhaus befindet und wie man schnell und sicher hinkommt.

"Wir müssen die Sicherheitsprobleme bei der Erdung des Schiffes und bei der Strandung berücksichtigen ... und es ist entscheidend, dass wir nicht mit unserer Ausrüstung auf den Boden treffen und sie beschädigen oder verlieren", sagte Jackson. "All diese Informationen werden in eine Risikomatrix eingerechnet, in der wir die Aufgabe planen, sie so sicher wie möglich durchzuführen."

Jackson räumte ein, dass einige Küstengebiete einfach zu heimtückisch sind, um eines ihrer Schiffe zu befahren. In solchen Fällen versuchen sie, eine alternative Methode zur Erfassung der vom Kunden angeforderten Vermessungsdaten zu finden, wozu auch gehört, ein kleineres Boot ins Wasser zu legen. Aber diese Option birgt ihre eigenen Risiken.

"Während der Ausschreibungsphase können wir zurück zum Kunden gehen und das Risiko von landnahen Operationen [in bestimmten Gebieten] vermitteln", sagte Jackson.

"In einigen Gebieten haben wir vorgeschlagen, dass sich der Kunde auf die vom Satelliten abgeleitete Bathymetrie anstatt auf das Schiff verlässt."

In den flachen Küstengewässern der Karibik war MG3 in der Lage, das gesamte von dem Kunden angeforderte Nahbereich ohne Zwischenfälle zu befahren. Keine Ausrüstung ging verloren, und das MG3-Schiff vermied erfolgreich die in den Satellitendaten identifizierten Unterwasserriffe. Das Projekt wurde termingerecht und im Rahmen des Budgets abgeschlossen.

Zugriff auf die Satellitendaten
Laut Jackson hat die Genauigkeit der TCarta-Marine-Produkte sein Team gezwungen, sie für zahlreiche Projekte in den letzten Jahren zu erwerben. Und jetzt hat MG3 dazu beigetragen, dass diese und Produkte für eine größere Gruppe von Endbenutzern in der Meeresgemeinschaft leichter zugänglich sind.

Im Jahr 2016 erhielten TCarta und DHI einen Zuschuss von der Europäischen Weltraumorganisation, um für die Entwicklung eines Online-Portals zur Unterstützung des Direktverkaufs von serienmäßigen bathymetrischen Satellitendaten zusammen mit anderen Geobasisprodukten zu bezahlen. Das ESA-Grant erforderte TCarta und DHI, um bestehende Kunden in die Entwicklung des Portals einzubeziehen, und MG3 erfüllte diese Rolle gerne und bot Einblicke in die Art und Weise, wie die Online-Daten verpackt, formatiert und ausgeliefert werden sollten.

Bis dahin wurden die maßgefertigten bathymetrischen Produkte hauptsächlich von Regierungsbehörden, Energieexplorationsunternehmen, Infrastruktur-Ingenieurberatungen und anderen großen Organisationen mit Interesse an küstennahen Küstengebieten eingesetzt. Als TCarta Produkte für Kunden im Roten Meer und im Persischen Golf entwickelte, begann es, ein beeindruckendes Archiv hochpräziser Satelliten-abgeleiteter Bathymetrie zu bauen, das als Standarddatensätze verkauft werden konnte.

"Wir haben uns zum Ziel gesetzt, unsere Marine-Produkte für kleinere Unternehmen erschwinglicher zu machen, indem wir On-Demand-Datensätze in kleinen Kacheln pro Kilometer verkaufen", sagte Flemmings.

Das Bathymetrics Data Portal wurde im Jahr 2017 in Betrieb genommen und bietet Nutzern die Möglichkeit, über eine Karte oder Koordinateneingabe nach Daten zu suchen, die bathymetrischen Daten auf dem Bildschirm anzuzeigen und dann über ein E-Commerce-Modul nur den gewünschten Bereich zu bezahlen . Das Produkt wird direkt in ein vom Kunden verwendetes GIS- oder Mapping-Softwarepaket übertragen.

(Wie in der April 2018 Ausgabe von Marine Technology Reporter veröffentlicht )