Der Meeresboden rund um „The Land Down Under“

Umgeben von glitzerndem Wasser und lebhaften Riffen sind die 34.000 km Küste Australiens der Ausgangspunkt für wertvolle bathymetrische Ressourcen. Ein Team von Wissenschaftlern der James Cook University in Queensland, Australien, arbeitet gemeinsam mit AusSeabed und dem Australian Hydrographic Office daran, bathymetrische Vermessungen zu nahtlosen bathytopografischen Modellen zusammenzufügen. Erfahren Sie, wie Global Mapper®  und Geographic Calculator® Robin Beaman und seinem Team dabei helfen, diese Modelle zusammenzufügen.

Die ausschließliche Wirtschaftszone (AWZ) wurde 1982 von den Vereinten Nationen eingeführt, um die Hoheitsgewalt über die Nutzung und Erforschung der Meeresressourcen zu regeln. Die AWZ erstreckt sich 200 Seemeilen (230 Meilen oder 370 km) von der Küste eines Staates. Australien hat mit 3.283.933 Quadratmeilen die drittgrößte EEZ nach den Vereinigten Staaten (4.383.000 Quadratmeilen) und Frankreich (4.514.000 Quadratmeilen), was 8 % der weltweiten EEZ ausmacht. Diese Zone gewährt einem Land die Hoheitsgewalt über lebende und nicht lebende Ressourcen, wie z. B. die Installation alternativer Energiequellen, Offshore-Anlagen, Meeresforschung und die Festlegung von Fischfangbeschränkungen.

Die Bathymetrie ist die Vermessung der Wassertiefe und wird zur Erstellung von Karten des Meeresbodens verwendet. Topografische Karten konzentrieren sich auf den Bereich über dem Meeresspiegel, während bathymetrische Karten den Meeresboden darunter abbilden. Bathytopo-Modelle bieten eine ganzheitliche Ansicht, die sowohl das Land entlang der Küste als auch den Meeresboden umfasst. So entsteht ein vollständigeres 3D-Bild der Küstenlandschaft Australiens und des angrenzenden Meeresbodens.

Das Verständnis der Topografie und Struktur der AWZ ist für die Meerespolitik von entscheidender Bedeutung. AusSeabed ist ein nationales Programm zur Koordinierung der Kartierung des Meeresbodens unter der Leitung von Geoscience Australia. Ziel ist es, die Zugänglichkeit von Meeresbodenkarten zu verbessern. Außerdem koordiniert das Programm die Erfassung bathymetrischer Daten, um Lücken in der gesamten Meeresregion zu erfassen. Die bathymetrischen Vermessungen sind in ihrem Marine Data Portal frei verfügbar. Darüber hinaus werden die einzelnen Vermessungen zu nahtlosen regionalen oder nationalen Modellen zusammengefasst, die allgemein als AusBathyTopo-Serie bekannt sind.

Das allgemeine Prinzip der australischen Meeresboden-Gemeinschaft lautet „einmal sammeln, mehrfach nutzen“. Die Datenerfassung und bathymetrischen Modelle werden gemeinsam genutzt, um Parteien zu unterstützen, die die AWZ nutzen, darunter Regierungsbehörden, Universitäten, Verteidigungs- und kommerzielle Betreiber.

Wie bei den meisten Projekten ist es wichtig zu verstehen, warum dies getan wird, warum bathymetrische Modelle erstellt werden.

Die Erstellung nahtloser 3D-Modelle des Landes und des Meeresbodens zielt darauf ab, die Erdoberfläche bestmöglich darzustellen. Aus Sicht der Raumplanung können diese 3D-Modelle bei der Platzierung von Offshore-Windparks oder anderen Infrastrukturen helfen. Naturschützer können diese Modelle nutzen, um wichtige ökologische Merkmale zu identifizieren, gefährdete Arten zu überwachen und Ökosysteme zu verwalten. Die Modellierung der Form oder Morphologie des Meeresbodens ist auch für die Sicherheit von entscheidender Bedeutung, beispielsweise für die Erstellung von Seekarten, die Bewertung von Tsunamirisiken, die Festlegung von Grenzen und die Sicherheit im Seeverkehr.

Neben der Raumplanung und Meeresverwaltung, für die 3D-Bathymetrie-Modelle verwendet werden, nutzen viele Wissenschaftler der Universität die Modelle für ihre eigenen Forschungsarbeiten. In der folgenden Galerie können Sie sehen, wie Forscher diese Bathytopo-Modelle zur Visualisierung ihrer Forschungsergebnisse eingesetzt haben.

Die Kartierung des Meeresbodens kann mit verschiedenen Geräten wie autonomen Unterwasserfahrzeugen (AUVs), Schiffen und Satelliten durchgeführt werden, wobei auch die Art der erfassten Daten variiert. Um Bathytopomodelle zu erstellen, müssen die verschiedenen Vermessungsdaten nahtlos miteinander kombiniert werden. Ein Team von Kartierungswissenschaftlern der James Cook University konzentriert sich darauf, aus den Daten von Multibeam-, Singlebeam-, Lidar- und Satellitenvermessungen konsistente und rauschfreie Modelle zu erstellen.

Dieses Team wird von Dr. Robin Beaman geleitet, einem Meeresgeologen und Ozeankartographen mit über 30 Jahren Erfahrung in diesem Bereich. Er hat über 70 Publikationen über seine Forschungen und Expeditionen veröffentlicht, darunter die Entdeckung neuer Arten von Schwarzkorallen und die Erforschung von Unterwassererdrutschen mit Schwerpunkt auf dem Great Barrier Reef und dem Korallenmeer. Beaman und das AusSeabed-Team „streben an, ... mehr dieser regionalen, hochauflösenden Raster um Australien herum einzuführen“, zusätzlich zur Aktualisierung der bestehenden AusBathyTopo-Raster.

Hunderte von Vermessungen zu kombinieren ist kein einfacher Vorgang, bei dem man einfach Daten kopiert und einfügt. Die Quelldaten stammen aus verschiedenen Orten, die über Tausende von Kilometern verteilt sind, und viele davon verwenden unterschiedliche Datums- und Koordinatensysteme. Das Team von Beaman ermittelt zunächst, wie die einzelnen Datenquellen georeferenziert sind, und gleicht sie anschließend aneinander an. Diese aufbereiteten Daten werden dann zu einem digitalen 3D-Bathymetriemodell verarbeitet.

Die georäumliche Ausrichtung großer Datenmengen kann eine gewaltige Aufgabe sein, doch Beaman und sein Team verwenden verschiedene GIS-Softwareprogramme, darunter Global Mapper®, um die Daten vorzubereiten. Global Mapper unterstützt fast 400 verschiedene Dateiformate, sodass die Wissenschaftler Daten aus einer Vielzahl von Quellen laden können. Sie können die Daten in einem benutzerfreundlichen 2D- und 3D-Viewer räumlich untersuchen.

Wie bereits erwähnt, liegen die Originaldatenquellen in unterschiedlichen Projektionen vor und müssen in dasselbe Koordinatengitter und denselben Bezugspunkt konvertiert werden, bevor sie zu einem Modell zusammengefügt werden können.

Blue Marble Geographics bietet zwei Kernprodukte: Global Mapper, eine All-in-One-GIS-Software, und Geographic Calculator®, eine Datenbank für Datenreprojektionen und Koordinatentransformationen. Anstatt zwischen verschiedenen Tools hin und her zu wechseln, verwenden Beaman und sein Team das GeoCalc-Projektionsmodell in Global Mapper, um Projektionstransformationen durchzuführen und sowohl vertikale als auch horizontale Datums auszurichten.

Geographic Calculator vereinfacht den Arbeitsablauf des Teams durch Stapelverarbeitung weiter. Wenn eine Gruppe von Datensätzen dieselbe Transformation benötigt, können Benutzer diese stapelweise in konsistente horizontale Datums konvertieren, bevor sie in den Schritt zur Verarbeitung der bathymetrischen Oberfläche eingegeben werden.

Sobald Beaman und sein Team die großen Bathytopo-Modelle in einer alternativen Software erstellt haben, ist das primäre Ergebnis eine Rasterdatei. Das AusSeabed Marine Data Portal benötigt das Modell im Punkt-Geotiff-Format. So können Nutzer interessante Bereiche aus dem im Portal gehosteten Modell herunterladen (oder „ausschneiden/zippen/versenden“). Die fertigen Rastermodelle werden dann in Global Mapper geladen und als erforderliche 32-Bit-Fließkomma-Geotiff-Dateien exportiert.

Mit einer aktuellen Lizenz für Geographic Calculator und Global Mapper können Nutzer wie das Team von Beaman die umfassende geodätische Bibliothek von Calculator nutzen. Dazu gehören die Unterstützung von Dutzenden von Geoidmodellen, Ellipsoiden und lokalen Offsetmodellen sowie die Unterstützung und gemeinsame Nutzung von kundenspezifischen Koordinatensystemen.

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