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22.08.2022

Projekt RiverCloud: neue Wege im Gewässermonitoring

Im BMDV-geförderten Projekt RiverCloud wird unter Koordination des gia der RWTH Aachen ein autonomes Tandemsystem bestehend aus einer Flugdrohne (Unmanned Aerial Vehicle, UAV) und einem Messkatamaran (Unmanned Surface Vehicle, USV) entwickelt, das in der Vernetzung räumlich und zeitlich hochaufgelöste Daten zum Ausbau und Unterhaltung von Wasserstraßen sowie zum Gewässermanagement bereitstellen wird. Das FiW übernimmt dabei Arbeitspakete bei der Implementierung von Hardware- und Softwarelösungen für die Datenerfassung und -analyse für bathymetrische Messungen, die KI-gestützte Bildsegmentierung von Flussufer und Vegetation sowie die Durchführung von Workshops für zukünftige Nutzer. Erste Messfahrten auf Mosel und Rhein zeigen das Potenzial der Messtechnik.

Im Januar 2022 wurden erste Tests im Untersuchungsgebiet Mosel-Schleuse in Trier durchgeführt. Das Projektboot wird mit einem Fächerecholot, einem RTK-GNSS/IMU-Positionierungssystem und einer Lady Bug 360°-Kamera ausgestattet (Bild 1). Die ersten Ergebnisse zeigten zunächst Mängel im Setup der Sensorik, so dass Verbesserungen an der Halterung und den Konfigurationseinstellungen des Fächerecholots sowie des GNSS/IMU-Systems für die Erfassung hochauflösender Daten vorgenommen wurden.

Das Boot ist mit einer seitlich schwenkbaren Echolot-Halterung ausgestattet (Bild 2). Für die Sonareinstellungen wurde ein Feldprotokoll entwickelt, um bessere bathymetrische Daten der Betonwände und -sohlen der Schleuse zu gewinnen. Das RTK-System wurde für optimale Positionierungsergebnisse neukonfiguriert; eine zweite Messung im Mai an der Schleuse Trier führte damit zu guten Ergebnissen.

Ende April wurde der erste Nutzer-Workshop des Projekts in einem Online-Format abgehalten. Die Grundidee des Projekts wurde vorgestellt, ebenso wie die bislang entwickelten Hard- und Softwarekomponenten. Der letzte Teil des Workshops umfasste Sitzungen mit drei Arbeitsgruppen: i) Bauwerke, ii) Vegetationserfassung und Gewässerrand sowie iii) Digitale Geländemodelle des Wasserlaufs und Fließgeschwindigkeit, mit konstruktiven Beiträgen und Empfehlungen der Teilnehmerinnen und Teilnehmer.

Im Juni 2022 fand eine weitere Messfahrt in einem zweiten Untersuchungsgebiet um die Rheininsel Niederwerth in der Nähe von Koblenz statt. Zusätzlich zu den bereits erwähnten Sensoriken wurde das USV mit einer ADCP-Messeinheit ausgerüstet (Bild 3), so dass Abfluss, Fließgeschwindigkeit und Querprofil des Gewässers aufgezeichnet werden konnten. Ebenso erfolgten in diesem Zusammenhang Punktmessungen mit Multiparametersonden für die Bestimmung der Wasserqualität. Einige der Herausforderungen in Niederwerth stellten hierbei die starken Strömungen des Rheins sowie teilweise sehr flache Uferbereiche mit Untiefen dar, in denen das Boot keine Unterwasserdaten erfassen konnte.

Die nächsten Schritte für das RiverCloud-Projekt umfassen die Implementierung der Multiparametersonden sowie den ersten Test mit dem operativen Einsatz aller Komponenten als Tandemsystem (USV/UAV) in einem weiteren Pilotgebiet im September 2022.

Weitere Informationen finden Sie auf der Projektwebseite http://www.rivercloud.org/

Ansprechpartner

Geodätisches Institut der RWTH Aachen University (gia)
Verbundkoordinator
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Blankenbach
+49 241 80 9 52 88 / E-Mail

Dr.-Ing. Ralf Becker
+49 241 80 9 52 88 / E-Mail

Forschungsinstitut für Wasserwirtschaft und Klimazukunft an der RWTH Aachen e. V. (FiW)

Juan Ramirez, M.Sc
Magnus Hoffmann, M.Sc.
+49 241 80 2 68 25 / E-Mail